现有成像技术难以在空间和时间上同时分辨细胞内与细胞外动态。本研究提出一种多模态成像系统，将纳米等离子体传感与多通道荧光成像相结合，在单细胞水平同步分析胞内与胞外过程。系统采用高灵敏度金纳米孔阵列生物传感器，通过无标记、实时方式监测细胞外分泌；同时利用与纳米等离子体兼容的多通道荧光显微镜，可视化相互关联的胞内活动。结合深度学习辅助图像...
支撑脂质双分子层（SLB）可通过脂质体在高曲率二氧化硅表面吸附形成，广泛用于生物传感器应用和弯曲细胞膜模型。然而，当凸面结构曲率半径与脂质体尺寸相当时，SLB形成常受阻。本研究采用具有荧光信号增强功能的光导半导体纳米线，比较垂直取向纳米线与平面二氧化硅表面上SLB形成的动力学。利用单分子灵敏度的时间分辨荧光显微镜发现，两种表面上的脂...
随着科学技术发展，司法诉讼中科学证据的使用不断增加，跨学科研究可改进现有证据检验流程。指纹既可通过摩擦脊细节进行个人识别，也可用于提取 DNA，但二者目前通常作为独立法医痕迹处理。本文提出将 DNA 分析与指纹摩擦脊分析合并，对同一含 DNA 的指纹痕迹进行一体化检验。研究采用 Promega Diamond™ 核酸染料（DD），该...
多色荧光显微镜是生命科学和材料科学中观察结构与动态的重要工具。然而，对激发光谱不同的荧光标记进行近同时采集较为困难，常规顺序成像易产生时间混叠伪影。本文提出一种简单策略，利用光学元件使样品图像在相机传感器上以远高于图像采集速率的速度位移，并与照明同步，从而实现多个激发波长下的准同时荧光成像。不同激发波长诱发的发射可被编码到点扩散函数...
本研究提出一种基于相分离的激酶活性报告系统 AMPK-SPARK，用于 AMPK，通过形成明亮荧光团簇报告 AMPK 激活。进一步构建双报告系统 GCaMP-AMPK-SPARK，将单荧光蛋白 Ca2+ 生物传感器 GCaMP6f 整合到初始设计中，实现同时监测 Ca2+ 水平和 AMPK 活性。该系统无需共表达不同生物传感器和复杂...
滴铸交联水凝胶是酶促电化学生物传感器的常用平台，但其理化性质如何影响性能、稳定性和重现性仍不清楚。本研究制备了由葡萄糖氧化酶（GOx）和支化聚乙烯亚胺（BPEI）组成的第一代法拉第生物传感器，分别采用戊二醛（GA）或乙二醇二缩水甘油醚（EGDGE）作为交联剂。结果表明，EGDGE 水凝胶的电化学响应随交联剂浓度升高而增大；而 GA ...
细胞死亡常被视为细胞、组织和器官的绝对事件。然而，异细胞球体、类器官和“组装体”等三维多细胞“组织构建块”日益普及且复杂度提高，促使重新定义和量化细胞活力与死亡。这提出若干问题：如何评估三维体积内所有细胞的总体活力，以及如何选择合适、连续、非破坏性且可实现单细胞分析的活力检测方法。本综述关注细胞活力与细胞死亡方式，并重视球体、类器官...
本文是一篇关于植物生理学生物成像工具的观点/综述文章。作者指出，细胞生物学研究需要从器官、组织、细胞到分子尺度解析植物发育与胁迫响应，生物成像工具可分为“硬”显微镜和“软”生物传感器/探针。文章综述了光片荧光显微镜（LSFM）、多样品成像腔室（MAGIC）、植物组织三维分割软件PlantSeg、自动延时成像、傅里叶变换红外成像、电子...
本文针对荧光显微镜时间序列成像数据，提出一套基于开源软件的可重复处理与分析流程，用于将细胞、组织和生物体的动态过程转化为可视化图像与定量曲线。时间序列成像通过按固定时间间隔采集图像获得包含时间维度的数据，是研究动态过程的重要手段，但仅观看视频不足以实现科学所需的定量比较。作者介绍了常用方法，包括时间颜色编码、运动学图、基于像素的强度...
本文报道一种简单快速方法，利用溶剂辅助脂质双分子层（SALB）形成法，在由聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）导电聚合物电极构成的有机电子器件表面构建支撑脂质双分子层（SLB）。所得SLB可嵌入生物素化脂质作为可移动蛋白识别元件，保留膜内横向流动性，有利于多价配体-受体结合。由于PEDOT:PSS薄膜透明...
环境水样中病原体浓度极低，亟需无需富集或纯化即可快速、稳健、灵敏识别病原体的生物传感器。核酸扩增检测虽被视为诊断金标准，但低浓度病原体的稳健检测仍具挑战。扩增核酸会使溶液粘度升高，将该变化与荧光颗粒结合，并测量颗粒扩散系数变化，即可实现粒子扩散度（particle diffusometry, PD）检测。本文以霍乱弧菌（Vibrio...
本研究建立并应用了双模荧光显微镜与光声显微镜（PAM）成像方法，用于对小鼠耳中由绿色荧光蛋白（GFP）转染细菌诱导的炎症进行无创、功能性活体成像。实验将 GFP 表达的大肠杆菌接种于小鼠耳部，利用 488 nm 激发荧光显微镜追踪细菌分布，利用 532 nm 脉冲激光激发和 50 MHz 超声换能器接收的光声显微镜成像监测感染部位血...
油砂露天开采在沥青提取过程中产生大量油砂过程影响水（OSPW）。OSPW 的酸可抽提有机物（AEO）组分含有多种污染物，包括萜烯酸（NAs）。尽管已有研究在发育、生理、代谢和基因表达水平描述了生物体对 NA 和 AEO 暴露的响应，但其在细胞和亚细胞水平的作用仍有限。本研究利用活细胞荧光显微镜和一系列荧光标记蛋白，研究植物细胞骨架及...
生物传感器在临床诊断和环境监测中日益重要，需要廉价简单分析装置。DNA纳米技术可构建复杂生物传感器，但许多DNA传感器依赖繁琐耗时的先进实验读数。本文报道一种光学DNA折纸纳米生物传感器装置的设计、构建与表征，利用精确排布的有机荧光团阵列。供体与受体荧光团阵列构成多荧光团Förster共振能量转移（FRET）对，产生高输出信号，可用...
DNA 微粘度的分析表征可为核拥挤、核酸药物开发及核酸生物传感器设计提供关键生物物理信息。传统粘度测量通常需要较大样品体积且具破坏性。本文采用粒子扩散度（particle diffusometry, PD）实现 DNA 微粘度的原位、非破坏测量，单次测量时间约 8 s，样品体积小于 3 μL，可与 DNA 制备流程兼容。该方法通过图...
DNA酶（DNAzyme）因其在金属离子辅助下切割底物的独特功能，已被广泛研究作为生物传感器，但基于金纳米颗粒的视觉检测报道较少。本文通过滚环扩增（RCA）合成了约1 μm的DNAzyme微颗粒（DzMP），无需其他材料即可用于Pb2+检测。随后，将底物链标记两种不同荧光基团（6-羧基荧光素6-FAM和Cy5），以可视化DzMP并监...
本文报道了在 DNA 编码表面上位点特异性组装二维 DNA 晶格的方法。作者以 DNA 双交叉（DX）瓦片为基本单元，在透明云母基底上通过 DNA 微阵列固定互补捕获寡核苷酸，使 DX-A1 与 DX-B1 瓦片自组装形成准二维晶格。晶格携带两类方向相反的 ssDNA 突出臂：一类与表面捕获链杂交，将晶格锚定在固体支撑物上；另一类暴...
生物功能化嵌段共聚物因可作为生物传感器和纳米电子器件中的活性组分而受到关注。本文报道了两类具有生物功能特性的嵌段共聚物。作者通过原子转移自由基聚合合成了由电活性聚(3-癸基噻吩)（P3DT）和2-羟乙基甲基丙烯酸酯（PHEMA）组成的嵌段共聚物，并用2,4-二硝基苯基（DNP）基团对其进行功能化；DNP 可与细胞表面免疫球蛋白E（I...
快速、特异性检测病原菌仍是感染性疾病诊断的重大挑战。噬菌体可表现出属级甚至种级特异性，并已被开发用于生物传感，但利用单个噬菌体蛋白进行检测的可能性尚未被充分探索。本研究利用固定于硅片上的特定噬菌体蛋白——内溶菌 LysK 和 F11 以及细菌素 lysostaphin——与葡萄球菌结合的能力。这些蛋白对 8 株临床分离的金黄色葡萄球...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器可用于在活细胞中以亚细胞分辨率和秒级时间尺度解析蛋白激活事件的动态过程，这些过程难以用传统生化和细胞生物学方法直接观察。本文系统介绍将 FRET 生物传感器原始图像数据转化为相对比率定量测量的基本图像处理流程，重点讨论遗传编码单链 FRET 传感器以及分子间双链设计系统的处理...