液晶生物传感器因灵敏度高、成本低、易于读出而在即时检测中受到关注，已用于检测肽、蛋白、脂质、DNA、酶、细菌和哺乳动物细胞等多种生物分子。然而，膜蛋白功能检测极具挑战，因为膜蛋白、脂双层与液晶材料难以集成到同一体系。本研究采用pH响应液晶薄膜生物传感器监测细菌视紫红质（bacteriorhodopsin, bR）的质子泵功能。作者将...
膜蛋白（MPs）约占人类总蛋白的30%，在生理与病理过程中发挥关键作用，可作为疾病诊断与预后的分子生物标志物。细胞表面膜蛋白也是治疗药物和诊断分子的重要靶标。适配体（aptamers）是通过指数富集系统进化（SELEX）从寡核苷酸文库中筛选得到的核酸配体，能以高亲和力和高选择性结合特定靶标。与抗体相比，适配体具有热稳定性好、成本低、...
P-糖蛋白（P-glycoprotein, P-gp）在肿瘤细胞中高表达可导致多药耐药（MDR），联合 P-gp 抑制剂是逆转 MDR 的潜在策略。本研究建立无标记、无去污剂体系，将表面等离子共振（SPR）生物传感器与苯乙烯马来酸（SMA）聚合物膜蛋白稳定技术结合，用于筛选潜在 P-gp 抑制剂。首先用 SMA 从 MCF-7/AD...
膜蛋白在细胞信号转导和药物靶点中至关重要，但传统去垢剂提取常导致其不溶、失稳或构象改变。苯乙烯-马来酸共聚物（SMA）可将脂质和整合膜蛋白从膜中释放为水溶性天然颗粒，即SMALPs。本研究建立了利用SMA稳定膜蛋白的测定条件，在纯化和复杂混合物环境中，通过多种生物传感器平台对SMALPs中整合膜蛋白及其复合物与抗体的结合进行动力学分...
细胞色素bd氧化酶催化细菌呼吸链中氧还原为水，是电催化研究和生物传感器应用的潜在靶标。该酶为高度疏水的整合膜蛋白，几乎完全嵌入磷脂双分子层，因此其结构保持和直接电化学研究具有挑战。本研究系统考察了硫醇修饰金纳米粒子表面电荷、硫醇链长以及磷脂含量和类型等关键参数，以阐明这些因素对膜蛋白与电极界面相互作用和直接电子转移的影响。结果表明，...
整合膜蛋白在药物发现中至关重要，但其表达、纯化和体外稳定仍极具挑战。无细胞转录-翻译系统为复杂蛋白生产提供了替代方案，却因翻译后折叠不当而难以用于整合膜蛋白。本文以嵌合钾通道 KcsA-Kv1.3（K-K）为模型，研究影响无细胞表达膜蛋白体外折叠的关键因素，包括脂质和去垢剂等人工双分子层环境。研究发现，将超折叠绿色荧光蛋白（sfGF...
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...
脂质液晶立方相（LCP）是模拟膜材料，可用于稳定膜蛋白并进行结构分析。本研究将膜ATP水解酶Na+/K+-ATPase（NKA）包埋到单油酸甘油酯（MO）基LCP中，采用小角X射线散射（SAXS）表征，所有配方均呈Pn3m对称。将NKA-LCP材料固定于玻璃碳电极表面，形成高稳定性酶电极和新传感平台。通过酪氨酸和色氨酸残基的阳极氧化...
本文介绍了利用脂质纳米盘（lipid nanodiscs）在表面等离子共振（SPR）平台上研究膜蛋白的初始实验方法。膜蛋白常需在人工膜或去垢剂中研究，但传统膜平台在SPR分析中易产生伪影且通量有限。脂质纳米盘由工程化膜支架蛋白（MSP）环绕组成单分散脂质双分子层，可容纳外周、整合及跨膜蛋白，并保留膜两侧表位。文章描述了三种Biaco...
tethered 双分子脂质膜（tBLM）是一种仿生膜结构，可在不使膜蛋白失活的前提下将其固定于电极表面，用于药物筛选、医学诊断、离子通道生物物理研究以及膜-纳米颗粒相互作用分析。传统上，tBLM 生物界面因界面寄生参数影响，通常采用 1 mHz 至 1 Hz 范围的电化学阻抗谱（EIS）进行表征，测量速度慢，难以满足高通量应用。本...
本研究开发了一种基于电位阶跃电容测量的无标记无机磷酸盐直接检测生物传感器。该传感器以酿酒酵母高亲和力质膜磷酸盐/质子同向转运蛋白 Pho84 作为识别元件。异源表达并纯化的 Pho84 蛋白被固定于电容电极表面的自组装单分子层（SAM）上。与磷酸盐类似物甲基膦酸相比，电极暴露于磷酸盐时记录到明显的电容变化。结果表明，即使未使用脂质膜...
本研究旨在评估聚乙二醇（PEG）稳定脂质双层盘作为表面等离子共振（SPR）生物传感器模型膜的潜力。作者制备了含 1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-[生物素基(聚乙二醇)2000]（DSPE-PEG2000-biotin）的纳米级双层盘，并通过冷冻透射电镜（cryo-TEM）对其结构进行表征。随后，将生物素化双层盘经链...
细胞色素P450（CYP）是药物及脂溶性外源物代谢的关键酶。本研究利用原子力显微镜（AFM）表征细胞色素P450 2C9（CYP2C9）与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）支持磷脂双分子层的相互作用。CYP2C9 被发现在部分熔融的 DMPC 双分子层中仅定位于凝胶相（Lβ）区域。尽管大肠杆菌表达的 CYP2C9 缺少 N 端跨膜结构...
为在大规模分区孔径阵列上建立平面仿生膜，作者设计了一种可一次性使用的水平腔室，支持光学与电学联合测量。利用 CO2 激光微结构 ETFE 薄膜制备的 8×8 分区阵列，平均孔径为 301±5 μm，可高效建立功能性脂质双分子层。通过可控重构具有生物技术及生理意义的膜肽和膜蛋白，研究了微结构支架上脂质双分子层的电物理性质。随后，在 2...
本文报道了一种基于局部表面等离子共振（LSPR）光谱的原型纳米颗粒生物传感器，用于检测药物与人膜结合细胞色素P450 3A4（CYP3A4）的结合。CYP3A4是人体内药物和外源物代谢的关键酶，但因其易聚集，在溶液和表面研究中难以保持功能稳定。作者利用可溶性纳米膜双分子层盘（Nanodisc）将单体CYP3A4功能稳定地固定在由纳米...
本文证明，携带构象复杂膜蛋白的病毒样颗粒（lipoparticles）可作为可溶性探针用于膜蛋白相互作用研究。lipoparticles由哺乳动物细胞共表达目标膜蛋白与逆转录病毒Gag核心蛋白后自组装出芽形成，直径约150 nm，非感染性，均一且能保持膜蛋白天然构象。作者将lipoparticles作为流动相试剂，使其流过固定有抗体...
本文综述了将具有保留活性的膜蛋白整合到人工膜中用于膜基生物传感器的基本概念，重点介绍含蛋白与不含蛋白的立方相脂质液晶相。双连续立方相具有三维脂质双分子层和连续水/脂通道，可长期稳定存在，并允许水溶性和脂溶性分子传输。文章讨论了立方相的结构表征、蛋白相互作用、电化学性质，以及以单油酸甘油酯-水立方相为基质固定酶或膜蛋白的电化学生物传感...
脂质膜是研究天然细胞膜性质的通用且便利模型。表面支撑脂质膜尤其受到关注，因为可结合多种表面敏感技术，包括界面敏感电化学测量。本文综述了用于含膜蛋白脂质双分子层电化学表征的纳米孔与微孔基底的发展进展及当前方向。近年来，脂质膜自组装、膜蛋白插入以及跨孔膜稳定化技术取得重要进展，使测量灵敏度、膜稳定性和器件封装能力显著提升。文中比较了黑脂...