本文报道了一种基于纳米孔阳极氧化铝（AAO）膜的超薄高灵敏SARS-CoV-2检测平台。通过表面功能化，AAO膜可实现对SARS-CoV-2基因组靶标的高效捕获与识别，检测基于DNA-DNA和DNA-RNA杂交。为将探针寡核苷酸固定在AAO膜上，首先利用紧凑型真空渗入模块在孔表面涂覆连接试剂3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和戊二...
基因组DNA甲基化参与多种疾病，有望作为疾病甚至症状前诊断的特异性生物标志物，因此需要快速、廉价的检测方法。作者此前发现G-四联体（G4）形成寡核苷酸中的胞嘧啶甲基化会诱导不同G4拓扑结构。本研究基于甲基化与非甲基化G4 DNA的结构差异，开发了一种利用G4配体检测G4形成序列中CpG甲基化的方法。CpG甲基化引起的G4拓扑差异可被...
ABL1 酪氨酸激酶通路异常激活在 BCR-ABL1 样急性淋巴细胞白血病中具有重要致病作用，酪氨酸激酶抑制剂可为常规化疗反应不佳的患者提供治疗选择。本研究报道一种新型肽生物传感器（PABL）-ELISA 方法，用于在体外检测四种不同遗传背景的永生化白血病细胞系中的 ABL1 活性。PABL 序列包含 ABL1 酪氨酸磷酸化位点和提...
无机焦磷酸酶（PPase）表达水平被认为是多种癌症的潜在生物标志物，其预后价值已在肺癌、结直肠癌和甲亢患者中评估。然而，现有PPase检测常依赖特定材料，反应复杂、耗时，且线性范围和灵敏度有限，限制了早期临床诊断应用。本文开发了一种基于DNAzyme的无标记荧光生物传感器用于检测PPase活性。在PPase存在时，PPi–Cu2+–...
微小RNA（miRNA）异常表达可影响RNA转录和蛋白质翻译，导致肿瘤进展与转移。目前，尤其是使用便携式检测系统准确检测miRNA异常表达仍具挑战。本文基于Cas12a的顺式切割与反式切割活性，开发了一种用于miR-21检测的高灵敏、稳健双模生物传感器。miRNA可与锚定在CdS/g-C3N4/B-TiO2光电极上的发夹DNA-辣根...
光流体流通式生物传感器正用于单颗粒检测，尤其作为病原体诊断工具。芯片灵敏度受设计参数、照明方式（侧照明与顶照明）以及流场构型（抛物线流、二维流体聚焦2DHF和三维流体聚焦3DHF）影响。本文建立并验证了综合考虑光学、波导、荧光和流体动力学的模型，用于比较不同设计组合的信号差异。模型结果与物理器件实验一致：侧照明3DHF设计产生最强且...
L-多巴（L-dopa）是用于治疗帕金森病的儿茶酚胺类神经递质。本文报道了一种低成本纸基生物传感器，用于便捷监测 L-dopa 浓度。作者采用微波辅助水热法在滤纸上快速合成氧化锌纳米棒（ZnO-NRs），反应时间少于 90 min。ZnO-NRs 可放大绿色荧光信号，从而提高 L-dopa 检测灵敏度，最佳激发/发射波长为 475/...
呼出气中的甲醇（MeOH）具有非侵入性评估肠道菌群的潜力。本研究开发了一种用于气相 MeOH 的生化气体传感器（bio-sniffer），采用荧光法及酒精氧化酶（AOD）与甲醛脱氢酶（FALDH）的双酶级联反应。级联反应中，AOD 首先催化 MeOH 氧化生成甲醛，随后 FALDH 催化甲醛进一步氧化，同时还原 β-烟酰胺腺嘌呤二核...
DNA传感器可作为高通量筛选小分子酶抑制剂的有效工具。由于酶在复杂生物通路中发挥作用，筛选时需同时评估期望与不希望出现的抑制效应。本文报道了一种基于酪氨酸DNA磷酸二酯酶1（TDP1）和拓扑异构酶1（TOP1）特异性DNA传感器的双传感器筛选系统，用于体外筛选能抑制TDP1但不影响TOP1活性的药物。TDP1的主要功能是修复TOP1...
利用DNA折纸作为支架加速DNA杂交链反应（HCR）在动态DNA纳米技术中备受关注，但DNA折纸支架需要定制设计，限制实际应用。本文以磁性微球（MBs）为简单三维支架，构建半局域HCR和局域HCR系统，用于无酶检测miR-21。半局域系统由游离发夹DNA-2（H2）和固定有发夹DNA-1（H1b-FQ）的MBs组成；局域系统由共固定...
快速准确诊断严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）和甲型流感病毒（FluA）抗原是控制疫情传播的关键。本文开发了一种双通道荧光免疫层析试纸条（ICA），用于在生物样品中超灵敏同时检测两种病毒。作者通过多层致密量子点（QDs）吸附到二氧化硅（SiO2）表面制备高性能量子点纳米微球（QB），作为ICA系统的高发光标记。单分...
病毒传播已成为全球威胁，新冠疫情尤为明显，因此快速检测病毒性疾病和感染十分必要。本研究旨在建立一种基于光子技术与人工智能融合的病毒诊断框架，以增强公共场所、市场、医院和机场的医疗防护，因为激光具有独特的光谱特征，可用于病毒分类与监测。同时，本文从技术层面提供见解，帮助研究者识别该领域的可能性与困难。研究内容来自 Web of Sci...
慢性非传染性疾病每年导致约4000万人死亡，需要多参数组合诊断以选择有效治疗策略。本文提出并研究一种基于肽适配体的低成本无标记生物传感器系统，用于在生物流体中识别相应蛋白标志物。检测原理是通过荧光记录与肽适配体选择性结合的目标蛋白，并利用特定发光体将结合蛋白的自然荧光再发射到较长波长，便于普通电荷耦合器件（CCD）检测。为实现该方案...
本文提出一种用于预测基于荧光的光学生物传感器检测信号的模型与仿真方法。该传感器由光流控波导构成，典型应用是在将病原体相关DNA或RNA序列用荧光标记后，通过流式实验测定生物样品中的病原体浓度。文章概述了传感器几何结构、制备工艺以及预测模型的基本原理，并将模型结果与三种不同传感器设计的实验结果进行比较。传感器利用液芯反谐振反射波导（A...
由于镉污染普遍且危害严重，建立高效、低成本的镉监测技术具有重要意义。本研究首先利用不同检测元件、报告元件和宿主的组合，设计了30种镉全细胞生物传感器（WCB）。经预筛选，以铜绿假单胞菌KT2440为宿主、由镉响应转录因子CadR和红色荧光蛋白mCherry构成的KT-5-R表现最佳，被选作进一步分析和工程改造对象。为提高灵敏度，作者...
有机磷农药的广泛使用及其健康危害使可靠、选择性、低成本和高灵敏度的检测方法成为迫切需求。本文报道了一种基于大肠杆菌表达重组有机磷水解酶（OPH）的新型生物传感器。作者构建了 N 端 His-NusA 标记的 His-Nus-OPH，并分别以溶液相酶和负载 His-Nus-OPH 的藻酸盐微球开发比色生物传感器。比色法中，溶液相和包埋...
DNA糖基化酶是碱基切除修复途径中不可或缺的DNA损伤修复酶，可识别并切除DNA中受损碱基；其活性失调会导致修复功能异常并引发疾病。同步检测多种DNA糖基化酶有助于理解细胞正常生理功能并判断疾病前细胞异常，但功能相似的DNA糖基化酶同步检测具有挑战。本文开发了一种多功能双链DNA探针介导的指数滚环扩增（E-RCA）方法，用于同时高灵...
气味结合蛋白（OBP）在昆虫信息素/配体识别和化学感知初始步骤中起关键作用，其基因表达模式与不同生理功能相关。苜蓿盲蝽（Adelphocoris lineolatus）是重要农业害虫，其Plus-C型OBP基因AlinOBP14的生理功能尚不清楚，且传统方法在体外检测昆虫OBP基因表达存在局限。本研究以AlinOBP14为对象，构建...
本文报道了利用液相脉冲激光烧蚀（LP–PLA）法制备 Er3+、Yb3+ 共掺杂 Y2O3 上转换纳米颗粒（NPs）的方法及其光学性质。作者首先通过放电等离子烧结（SPS）制备高密度 Er,Yb:Y2O3 陶瓷靶材，再在乙醇中以 Nd:YAG 激光烧蚀获得纳米颗粒。TEM 与 HR-TEM 显示多数颗粒直径小于 50 nm，主要粒径...
本文基于结合诱导DNA链置换（BINSD）原理，设计了一种由DNAzyme驱动、以磁珠为信号转换平台的纳米机器生物传感器，用于多种疾病生物标志物的检测。该系统利用互补碱基配对和亲和配体特异性识别，将不同生物标志物的识别事件转换为预设计输出核酸链（SA-DNA）的释放；SA-DNA进一步激活下游DNA纳米机器，产生放大荧光信号。作者分...