纳米孔传感有望革新蛋白质组学，但现有方法通常依赖群体聚合，即对数千个转位事件进行统计平均以识别蛋白或肽特征。该策略适用于纯样品，却难以在复杂异质混合物中实时确定单个分子身份。本文利用炭疽毒素保护性抗原（PA）纳米孔，实现了从单个独立转位事件对肽进行高保真分类，无需群体平均。与通常使用的静态纳米孔不同，PA 孔具有动态活性位点夹钳，可...
霉菌毒素是由丝状真菌产生的有毒致癌代谢物，黄曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素A（OTA）和伏马毒素B1（FB1）是重要农业霉菌毒素。现有色谱和免疫方法耗时且昂贵。本研究证明单个α毒素蛋白纳米孔可用于在水溶液中检测和区分这三种霉菌毒素。当AFB1、OTA或FB1进入纳米孔时，会引起通过纳米孔的离子电流发生可逆阻断，且三种毒素具有独...
活细胞内蛋白的时空分辨检测是理解细胞生物学和开发诊疗技术的关键难题。本文报道了一种基于双纳米孔和亲和力可调肽探针的无标记生物传感器，可在单个活细胞内可逆、实时监测蛋白丰度及其浓度变化。作者通过筛选不同亲和力的肽探针，发现修饰中等亲和力肽探针2的双纳米孔传感器能够可逆、灵敏地检测蛋白激酶A（PKA）催化亚基，检出限为0.04 nM。双...
DNA甲基化由DNA甲基转移酶催化，在多种生物过程中起关键作用，因此超灵敏甲基转移酶检测对生物医学研究和临床诊断具有重要意义。传统方法常需放射性标记、昂贵设备和繁琐操作。本研究基于纳米孔技术结合DNA级联信号放大，建立了无标记、超灵敏检测DNA腺嘌呤甲基转移酶（Dam）和CpG甲基转移酶（M.SssI）的方法。设计含甲基化响应序列的...
仿生聚合物纳米通道（亦称纳米孔）生物传感器因通道尺寸与形状可控、表面化学多功能、离子输运特性独特且鲁棒性好而受到广泛关注。已有综述多聚焦于电阻脉冲型固态人工纳米通道传感器，但稳态型纳米通道生物传感器在灵敏度、响应速度、目标物尺寸无限制及适用范围方面具有显著优势。聚合物材料纳米通道因制备灵活、应用广泛而表现突出。本综述系统总结了仿生聚...
在临床与家庭诊断中，准确测定生物样品中代谢物浓度具有重要意义。本文报道了一种基于纳米孔的生物传感器及自动化数据分析方法，可在不到1分钟内对人尿中硫胺素（维生素B1）进行定量，且无需重新校准。该传感器采用Cytolysin A（ClyA-AS）蛋白纳米孔，并在孔内装载工程化周质硫胺素结合蛋白TbpA。为实现快速测量，作者通过重设计硫胺...
随着医疗技术进步和生活水平提高，阿尔茨海默病等神经退行性疾病日益增多。阿尔茨海默病被认为在患者生命早期即开始发生，并持续进展至老年。淀粉样假说从分子层面指出，自聚集的淀粉样肽是阿尔茨海默病进展病理生理的核心。精确量化人体体液样品（如脑脊液、血液）中的淀粉样肽，可为诊断和预后提供信息，目前已采用液相色谱、质谱和免疫分析等成熟生物传感技...
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原型 NADH、氧化型 NAD+）是基础生物化学研究和分子诊断中的关键辅因子，但二者在单分子水平上的识别与检测极具挑战。受生物系统启发，本研究设计并合成了仿生 NAD+/NADH 分子夹（MC），即八-(6-氨基-6-脱氧)-γ-环糊精八糖（octakis-(6-amino-6-deoxy)-γ-cyclom...
本文报道了一种新型人工受体——七聚-[6-脱氧-6-(2-羟基-3-三甲基铵丙基)氨基]-β-环麦芽七糖，其功能类似于线粒体ADP/ATP载体蛋白。该受体被合成并装载于工程化α-溶血素(M113R)7纳米孔中，形成用于检测生物能量分子及其转化的单分子生物传感器。该策略显著提高了选择性和信噪比，使ATP、ADP和AMP能够通过实时单分...
纳米孔作为人工仿生纳米器件，在生物传感、纳米医学和生物电子学中具有重要意义，但高灵敏、高选择性地检测小分子尤其是小尺寸蛋白仍具挑战。本文报道了一种构建双相脉冲纳米孔生物传感器以检测小尺寸蛋白的简单高效方法。与传统电阻脉冲传感不同，双相脉冲事件可提供独特且丰富的指纹信息。尽管纳米孔双相脉冲电信号同时来源于受限分子的分子排阻电阻和表面电...
本文利用二维固态纳米孔材料的电子特性，结合全原子分子动力学模拟、纳米器件模拟和统计信号处理算法，提出一种通用且可广泛应用的生物传感技术。作为案例研究，作者探索对结合在双链DNA上的三种表观遗传生物标志物进行分类：甲基-CpG结合域蛋白1（MBD-1）、甲基CpG结合蛋白2（MeCP2）和γ-环糊精（GCD），以识别DNA上的高甲基化...
本文报道了一种在硅微芯片上集成的玻璃纳米孔阵列生物传感器，采用低分辨光刻和标准半导体工艺批量制备。每个纳米孔可针对不同靶标进行功能化，利用电荷依赖的离子电流整流实现癌症标志物蛋白的无标记、多路复用、实时电学检测。作为纳流体二极管生物传感器，其在检测缓冲液中的检出限可达阿托摩尔级，在未稀释、未处理的人血清中可达飞摩尔级，是该类纳米传感...
膜蛋白是生物膜的核心功能组分，在嗅觉、味觉等环境刺激识别中起关键作用，其对目标分子的高特异性显著优于传统人工传感器。本综述系统介绍利用膜蛋白功能构建生物传感器的最新进展，并将现有体系分为脂质双分子层平台和细胞平台。在脂质双分子层平台中，膜蛋白被嵌入磷脂双分子层，作为生物分子与传感器件之间的桥梁；其中生物纳米孔被广泛用作传感元件，通过...
驱动突变是癌症诊断与精准治疗的关键标志物，但早期癌症突变频率低，PCR和NGS在成本、周转时间和临床适用性上受限。本文评述纳米锁-纳米孔（nanolock-nanopore）和纳米交联-纳米孔（nanocross-nanopore）两种单分子纳米孔生物传感器检测BRAF V600E点突变。传感元件为嵌入脂质双分子层的α-溶血素蛋白纳...
工程纳米材料已越来越多地用于消费品、环境治理、储能和生物医学等领域。大量实验与理论研究已证实，某些纳米材料可对生物细胞产生毒性。尽管其确切分子机制仍不清楚，但纳米材料与细胞膜之间的相互作用——无论是通过内吞还是直接穿透并可能引起裂解——普遍被认为是引发炎症甚至细胞死亡的第一步。为便于研究纳米材料与细胞膜的相互作用，本文展示了一种基于...
本文提出一种基于杂交链式反应（HCR）信号放大的无标记纳米孔生物传感器，用于检测 DNA 靶标。该传感器以多孔阳极氧化铝（AAO）膜为纳米孔换能器，膜表面通过氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和磺基琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸酯（Sulfo-SMCC）固定 5'-巯基 DNA 捕获探针。靶标 DNA/mR...
检测血清等临床体液中的痕量可卡因对打击毒品走私和临床诊断很重要。本文基于目标诱导链释放策略构建了一种无标记纳米孔生物传感器，用于人血清和唾液中可卡因的快速高灵敏检测。该生物检测体系中，可卡因结合适配体与短互补DNA预先杂交；由于可卡因与适配体特异性结合，短DNA链从适配体上被置换释放，该输出DNA穿过α-溶血素（α-HL）纳米孔时产...
本文报道了一种基于阳极氧化铝（AAO）膜离子电导的简单病毒传感器，并以MS2噬菌体为模型验证。传感器利用AAO膜中可控长度和直径的纳米孔作为离子通道，将MS2噬菌体多克隆抗体共价固定于孔壁，用于特异性捕获病毒。当病毒结合到孔壁时，其占据孔内体积产生体积排除效应，使孔内离子电阻增加；在高离子强度PBS缓冲液中，表面电荷效应被抑制，信号...
本文报道了基于α-溶血素（α-hemolysin, α-HL）纳米孔的转导检测器在宽pH（6–9，包括生理pH 7.4和PCR pH 8.4）及极端变性剂（最高5 M尿素）条件下的稳健运行。被捕获于标准α-HL纳米孔中的工程化转导分子在将普通纳米孔检测器转变为转导检测器的过程中起核心稳定作用，可在捕获期间抑制通道门控，使该纳米孔转导...
纳米孔已被证明是用于未标记生物大分子单分子检测与表征的新型通用传感器。在本研究中，利用聚焦镓离子束（FIB）成功制备了直径约60 nm的较大硅氮化物（Si3N4）纳米孔，并展示了一种简单的体外硅烷化程序，以控制固态纳米孔的尺寸与功能。研究结果表明，通过改变硅烷化时间，可以调节探针分子的固定效率，从而将孔径收缩至所需尺寸，同时引入选择...