缺氧表现为组织氧合不足，若未及时识别可导致组织损伤和器官衰竭。现有方法多依赖症状或单一指标（如组织氧合），难以全面判断缺氧发生。欧洲压疮咨询小组已将汗液乳酸列为压疮早期识别的潜在标志物，但汗液乳酸或组织氧合单独均不足以诊断缺氧。本研究制备了一种可穿戴设备，可非侵入、同步监测汗液乳酸和组织氧合。该装置由三部分构成：基于水凝胶的比色乳酸...
新生儿窒息是新生儿疾病和死亡的重要原因，早期检测与处理可改善预后。动脉血气分析常用于诊断和管理窒息，但属于有创操作并存在风险。皮肤组织间液（ISF）可作为替代生理体液，提供健康信息；与血液相比，ISF 对严重缺氧和代谢紊乱更敏感，因此适合用于微创窒息检测生物传感器。然而，由于伦理问题和采样困难，人体 ISF 样本难以获得。为此，研究...
植物组织中的氧水平会随代谢、扩散屏障和环境供氧而变化。目前评估植物细胞氧状态主要依赖侵入性微光极或 Clark 电极，难以满足高时空分辨率实验需求，因此需要遗传编码的氧生物传感器。本文报道了一种基于五倍重复缺氧响应启动子元件（HRPE）驱动不同报告蛋白的缺氧信号报告系统的设计、测试与优化。研究首先通过改变报告蛋白编码序列 5′ 端非...
缺氧诱导因子-1（HIF-1）是调控癌症生物学中多种关键基因的核心转录因子。腺苷在缺氧组织（包括肿瘤）中积累。由于实体瘤缺氧微环境中HIF-1和腺苷水平均升高，本研究探讨腺苷是否调控HIF-1。结果显示，在缺氧条件（<2% O2）下，腺苷以剂量依赖和时间依赖方式上调人A375黑色素瘤细胞中HIF-1α蛋白表达，且该作用仅通过A3受体...
环境因素如氧气可用性是调控干细胞维持与分化的指导性信号。我们利用一种遗传编码生物传感器监测果蝇幼虫脑中神经细胞的缺氧状态。该生物传感器揭示了脑区室和细胞类型特异性的缺氧水平，这些水平与发育过程中中央脑和视叶之间差异化的气管化程度相关。两个区室中的神经干细胞表现出最强的缺氧反应，而中间祖细胞、神经元和胶质细胞反应较弱。我们证明细胞与最...
设计并制备了一种电化学活检探针，用于在超声引导下检测肿瘤，无需组织取样（活检）。该系统通过静电沉积法将多壁碳纳米管（MWCNTs）传感剂修饰在针电极尖端，记录肿瘤缺氧功能。命名为 BGP 的系统成功区分 4T1 和 MC4L2 乳腺肿瘤与正常病灶，并能区分经治疗肿瘤与存活肿瘤。作为临床可用生物传感器，BGP 可在不切除样本的情况下检...
生理过程如呼吸、循环、消化及多种病理状态会改变血液和组织中的氧浓度。为在体外重现体内氧环境，需要在培养系统中集成氧浓度监测与控制功能。本文报道了一种用于三维细胞培养装置内远程监测和调控氧浓度的系统。该系统将磷光型氧生物传感器（iPOB）集成到三维组织支架中，并通过控制吹扫气体流量调节氧浓度。iPOB 利用钯-苯卟啉衍生物（Pd-BP...
本研究旨在探索乳腺癌患者对将生物传感器植入原发肿瘤以个性化辅助放疗的理解与可接受性，确定最佳传感器设计与数量，并评估其潜在临床益处，以及患者对耐受性、毒性、留置时间和数据保密性的担忧。研究从癌症中心放疗后门诊招募32名已完成手术（29例保乳手术、3例乳房切除术）、术后放疗和系统治疗的早期乳腺癌患者，通过半结构化访谈收集资料，并对访谈...
缺血性心脏病是致心律失常状态，常伴缺氧、酸中毒和钙信号受损。本研究报道急性缺氧和酸化对大鼠新生心肌细胞培养的影响。结果：根据 L 型钙电流（ICa）失活动力学识别两种新生心肌细胞群：快速失活 ICa（τ约20 ms，3-4天培养占优势）和慢速失活 ICa（τ≥40 ms，7天培养占优势）。急性缺氧（pO2<5 mmHg，50-100...
氧是需氧生物代谢和能量产生的关键物质，而脯氨酰羟化酶结构域酶（PHDs）对缺氧诱导因子（HIF）-1α 的氧依赖性羟基化是控制氧调节基因表达的重要步骤，构成分子水平的氧感应与响应机制。本文报道一种遗传编码的双发射比率荧光传感器 ProCY，可在体外和活细胞中响应 PHD 活性。ProCY 将 HIF-1α 来源的含脯氨酸底物肽和 V...
本文报道了一种基于谷氨酸氧化酶（GmOx）的电化学微电极生物传感器，用于在缺氧条件下检测 L-谷氨酸（GluA）。该传感器将富氧氧化铈（CeO2）与二氧化钛（TiO2）纳米颗粒分散于半透性壳聚糖（Chitosan）膜中，并与 GmOx 共同固定于铂（Pt）微电极表面。氧化铈纳米颗粒在生物相容壳聚糖基质中提供氧储存与释放能力，使酶在无...
利用 p53 驱动病毒载体转基因表达，可在缺氧或DNA损伤等生理应激下实现按需表达。本文报道 AAVPG，一种腺相关病毒（AAV）载体，其转基因表达由 p53 响应启动子 PG 控制。体外实验显示，AAVPG-luc 载体在具有功能 p53 的细胞中特异性诱导表达（约10^3倍，p<0.001）。AAVPG-luc 可有效作为 p5...
连续监测心肌细胞乳酸生成对心肌能量代谢及心肌缺氧/缺血诊断治疗具有重要意义。本研究报道了一种基于脱氢酶的电化学生物传感器与负压驱动培养液采样联用，用于连续监测心肌缺氧后新生大鼠心肌细胞胞外乳酸生成。为消除缺氧引起 pH 变化对传感器响应的影响，并补充乳酸脱氢酶（LDH）反应所需烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）辅因子，将含 NAD+ ...
分子氧（O2）是所有专性和兼性需氧原核及真核生物的关键代谢物，在能量稳态中起核心作用；缺氧则广泛影响多种生理和病理生理过程。因此，实时监测细胞内氧水平是分析活细胞和组织中缺氧诱导过程的基本前提。本研究开发了一种遗传编码的 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器，用于观察活细胞内分子氧浓度的动态变化。该传感器命名为 Flu...