Productive biosensing techniques empowered by all-dielectric metasurfaces.
本文综述了由周期性硅纳米柱阵列构成的全介质超表面在生物传感中的最新进展。超表面是人工设计的纳米结构功能表面，已发展出基于共振波长漂移和荧光检测两类生物传感器。全介质超表面具有光学磁模共振，可显著增强荧光检测能力，用于核酸、抗原、抗体等多种生物分子检测。文章比较了凝胶电泳、酶联免疫吸附试验、光学共振、拉曼散射、荧光和电化学等方法的适用...
Imaging Plant Lipids with Fluorescent Reporters.
在植物中，脂质既是膜结构组分，也是重要信号分子。理解脂质组成及其动态变化，对于阐明其生物学功能与代谢途径至关重要。绘制植物脂质在细胞和组织中的时空分布，有助于解析脂质生物合成通路，并为作物遗传改良提供依据。近年来，荧光显微镜与成像技术的进步，使研究者能够在活体植物中以较高时空分辨率可视化脂质。本综述系统总结了目前用于荧光显微镜成像植...
Tracking fructose 1,6-bisphosphate dynamics in liver cancer cells using a fluorescent biosensor.
HYlight 是一种基因编码的荧光生物传感器，可比率监测糖酵解关键代谢物果糖-1,6-二磷酸（FBP）。鉴于葡萄糖代谢在肝癌中的重要作用，作者将 HYlight 表达于人肝癌细胞和原代小鼠肝细胞中，并通过体外、计算和细胞内实验证明其能够监测与糖酵解而非糖异生相关的 FBP 变化。HYlight 对 FBP 的亲和力约为 1 μM，...
Enhanced Detection of
哈维氏弧菌是水产养殖中严重病原菌，可感染鱼、无脊椎动物和虾，也可经食物和水传播给人，造成公共卫生威胁，因此快速准确检测对防控重要。本研究以哈维氏弧菌粗胞外基质（CEM）为目标，采用指数富集系统进化配体（SELEX）技术，对未修饰DNA文库进行9轮体外筛选，获得两个高活性、高特异性DNA酶DVh1和DVh3。在此基础上构建了双DNA酶...
Enzyme-Assisted Fluorescence Biosensor Based on Circular Single-Stranded DNA Without Group Modification for MicroRNA Detection.
荧光生物传感器具有高灵敏度、高特异性和低成本等特点，可直接用于血液和血清等生理体液中标志物的检测，因此发展用于miRNA检测的荧光传感平台对多种疾病的防治具有重要意义。本文以阿尔茨海默病(AD)生物标志物miR-34a为检测对象，设计了一种基于环状单链DNA(CSSD)的酶辅助荧光生物传感器。该传感器由两条末端互补的未修饰单链DNA...
Self-Assembly of Microstructured Protein Coatings with Programmable Functionality for Fluorescent Biosensors.
蛋白质作为可遗传编程的功能性大分子，具有作为生物相容性自组装构筑单元的潜力。本研究展示了一种模块化、可遗传编程的蛋白涂层自组装方法，用于生物传感器应用。作者设计并制备了重组融合蛋白构筑块，通过热触发液-液相分离和正交高亲和卷曲螺旋相互作用，在玻璃或聚合物等多种基底上形成微结构涂层。将荧光蛋白引入涂层并控制蛋白密度，可在低资源条件下实...
Triple-Branch Catalytic Assembly DNAzyme Motivated DNA Tweezer for Sensitive and Reliable
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, SA）是医院感染中最常见的细菌之一，对其耐甲氧西林表型进行灵敏、高效分析对改善肺炎护理具有重要意义。然而，在无酶条件下同时获得良好灵敏度与特异性的耐甲氧西林分析仍具挑战。本文开发了一种基于三重分支催化发夹组装（catalytic hairpin assembly, CHA...
Novel metal-organic framework biosensing platform for detection of COVID-19 RNA.
本研究针对SARS-CoV-2疫情诊断需求，开发了一种基于沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）的荧光生物传感器，用于快速、简便地检测COVID-19 RNA序列。作者采用FT-IR、TGA和PXRD对ZIF-8进行表征，证实其具有高结晶性和至550 °C的热稳定性。实验表明，ZIF-8可作为高效荧光猝灭剂，对FAM标记探针DNA（P...
Enhancing Target Detection: A Fluorescence-Based Streptavidin-Bead Displacement Assay.
基于荧光的适配体传感器被认为是医学和治疗等领域检测与定量分析物的创新分析工具。以DNA适配体作为生物识别元件，传统分子信标适配体传感器利用靶标诱导的适配体结构开关产生可测荧光信号。然而，并非所有DNA适配体都能发生足够的靶标特异性构象变化以实现显著荧光测量。本文提出利用互补“反义”链，通过靶标结合时的链置换实现荧光测量。以已发表的针...
Non-Invasive On-Off Fluorescent Biosensor for Endothelial Cell Detection.
为实现无需免疫染色即可快速、便捷、特异性地检测活内皮细胞（ECs），我们开发了一种基于开启型荧光蛋白的生物传感器，命名为 LV-EcpG。该传感器包含通过噬菌体展示技术获得的高亲和肽 E12P，用于特异性识别 ECs，以及融合两个连接肽的开启型 EGFP。这种基因编码荧光蛋白生物传感器（FPB）的“开–关”切换机制确保荧光信号仅在结...
Genetically encoded green fluorescent sensor for probing sulfate transport activity of solute carrier family 26 member a2 (Slc26a2) protein.
遗传编码荧光生物传感器已成为实时观察活细胞生理过程的重要工具，但用于哺乳动物细胞硫酸根离子成像的传感器仍缺乏。本研究报道了一种名为Thyone的绿色荧光硫酸根传感器。Thyone通过结构引导设计由亮绿色荧光蛋白mNeonGreen改造而来，在哺乳动物细胞中与硫酸根离子发生亚秒级结合，并产生显著的负荧光响应，表观亲和力为11 mM。作...
Challenges and Solutions for Leave-One-Out Biosensor Design in the Context of a Rugged Fitness Landscape.
留一法（LOO）绿色荧光蛋白（GFP）生物传感器设计将计算蛋白设计与分裂蛋白重构相结合。LOO-GFP 在遇到靶肽时可逆折叠并恢复荧光，其识别位点可通过计算设计重新定义，从而构建可重复使用的生物传感器，用于早期检测新兴生物威胁。本文对九个 LOO-GFP 生物传感器库进行了生物物理分析，靶序列来自登革病毒、流感病毒或 HIV，分别替...
Confined Flash Printing and Synthesis of Stable Perovskite Nanofilms under Ambient Conditions.
稳定钙钛矿纳米膜图案的制备对功能光学器件开发很重要，但现有方法通常依赖严格惰性气体保护和较长加工时间。本文提出受限闪蒸打印（conFlash）合成方法，在环境条件下生成钙钛矿纳米膜，将前驱体转移、钙钛矿合成、结晶和聚合物保护整合为单步毫秒过程。激光同时完成打印并诱导聚合物纳米膜内的闪蒸合成，反应被限制在纳米膜中。该方法简单灵活，可在...
Rapid discovery and evolution of nanosensors containing fluorogenic amino acids.
结合激活型光学传感器在成像、诊断和生物分子传感中具有重要价值，但传统生物传感器发现依赖理性设计、筛选和表征，流程缓慢。本文报道一种基于遗传编码荧光生成氨基酸（FgAAs）的平台，用于加速生物传感器发现并实现纳米传感器定向进化。该平台在半合成知识驱动策略基础上，构建约15 kDa的蛋白纳米传感器，可识别特定蛋白、肽和小分子，结合靶标后...
An amplification-free CRISPR-Cas12a assay for titer determination and composition analysis of the rAAV genome.
重组腺相关病毒（rAAV）基因组滴度是基因治疗产品临床给药、生产和质量分析的关键指标。qPCR 和 dPCR 虽常用于 rAAV 基因组定量，但受扩增效率、标准品一致性和仪器平台差异影响，准确性和稳健性有限。CRISPR-Cas12a 生物传感器已用于病毒检测，但尚未见用于基因治疗产品滴度测定的报道。本研究开发并优化了一种无扩增 C...
A multiplexed high throughput screening assay using flow cytometry identifies glycolytic molecular probes in bloodstream form Trypanosoma brucei.
锥虫目寄生虫（包括布氏锥虫）在热带和亚热带地区造成重大健康负担，但其代谢机制仍不清楚。为发现抑制锥虫目酶类的化学探针，作者建立了一种基于流式细胞术的高通量多重筛选方法，可在活体布氏锥虫血淋巴型中同时测量多种与糖酵解相关的代谢物。作者将分别检测葡萄糖、ATP 或糖体 pH 的荧光生物传感器转入寄生虫：葡萄糖和 ATP 传感器为 FRE...
Chaperone Copolymer-Assisted Catalytic Hairpin Assembly for Highly Sensitive Detection of Adenosine.
腺苷是参与神经传递、免疫调节和心血管功能等生理过程的内源分子，其水平异常与多种疾病相关，尤其是癌症的发生和发展。本文设计了一种基于伴侣共聚物辅助催化发夹组装（CHA）的 DNA 荧光生物传感器，用于高灵敏检测腺苷。该传感器由链霉亲和素磁珠、腺苷适配体和催化链 tDNA 组成功能探针。腺苷存在时，优先结合适配体并置换 tDNA 进入溶...
Analysis of Guard Cell Readouts Using
气孔是由一对保卫细胞包围的孔隙，在植物与环境之间的气体交换中起核心作用。保卫细胞具有细胞自主性反应和易于测量的生理读出，因此成为研究植物信号转导机制的模型系统。本文提供了一套详细方案，用于在拟南芥（Arabidopsis thaliana）分离表皮剥离中分析保卫细胞特异性的生理反应。方案描述了使用细尖镊子从叶片下表皮分离表皮剥离的步...
Analgesic Properties of Next-Generation Modulators of Endocannabinoid Signaling: Leveraging Modern Tools for the Development of Novel Therapeutics.
靶向内源性大麻素（eCB）信号系统以缓解疼痛是正在被机制性探索的重要治疗策略。本综述聚焦两种近期受到重视的大麻素靶向策略：大麻二酚（CBD）治疗和 α/β-水解酶结构域 6（ABHD6）抑制剂。二者可通过不同机制产生镇痛作用，且不具有致醉效应。文章回顾了植物来源大麻素用于疼痛治疗的证据，重点讨论 CBD 及其在疼痛通路中表达的多个分...
Sensitive fluorescence detection of miRNA-124 in cardiomyocytes under oxidative stress using a nucleic acid probe.
微小RNA（miRNAs）是18–25个碱基的小非编码RNA，也是未来疾病诊断的重要新生物标志物。研究表明，急性心肌梗死（AMI）期间miR-124水平显著升高，并在心血管系统中发挥关键作用。目前已建立多种检测心肌梗死相关miRNA的方法，但大多需要复杂的miRNA提取和分离，且在样品RNA水平较低时几乎无法检测，可能导致结果偏差。...