基于光、氧和电压（LOV）感光受体的荧光蛋白是少数可用于无氧环境活体系统研究的报告基因技术，因为绿色荧光蛋白（GFP）依赖环境氧而失效。LOV报告子通过结合黄素单核苷酸（FMN）产生荧光，FMN通常由细胞内源提供。由于FMN既参与细胞生理过程，又决定LOV蛋白的荧光，因此需要系统研究并表征LOV报告子中的黄素结合。本文报道了一种可逆...
循环肿瘤DNA（ctDNA）的定量检测对液体活检至关重要，但其在体液中含量极低，检测难度大。为满足该需求，作者建立了一种基于镧系配位聚合物（Ln-CPs）定量循环DNA聚合的ctDNA检测方法。首次利用焦磷酸根离子（PPi）与三价铈离子（Ce3+）的配位作用，制备了无有机配体的PPi-Ce配位聚合物网络（PPi-Ce CPNs），其...
视紫红质是典型的A类光敏G蛋白偶联受体（GPCR），但其共价结合的视黄醛配体使药物研究受限。光照射将11-顺式视黄醛（11CR）异构化为全反式视黄醛（ATR），后者作为激动剂激活受体并偶联G蛋白。作者此前发现ATR虽以席夫碱共价结合，却可表现出平衡结合特征。本文建立基于视蛋白的荧光生物传感器，将G蛋白转导蛋白Gα C末端片段（GtF...
线粒体氧化还原状态是反映线粒体功能状态的重要指标，线粒体也是细胞内源性活性氧（ROS）的主要来源，因此其氧化还原状态还可反映 ROS 产生功能。本文提供在出芽酵母中利用活细胞成像与定量分析线粒体氧化还原状态和线粒体 ROS 的逐步实验方案。方案采用遗传编码荧光生物传感器线粒体靶向氧化还原敏感绿色荧光蛋白（mito-roGFP）检测线...
食物过敏是日益严重的全球公共卫生与食品安全问题，约2%成人和6%–8%幼儿受影响，90%过敏反应由八大类过敏原引起。本文系统综述了基于抗体、DNA、适配体和细胞等生物识别元件的荧光定量检测平台在食品过敏原检测中的应用。传统ELISA、侧流免疫分析和PCR等方法虽已商用，但存在交叉反应、表位降解、假阳性/假阴性及现场检测不足等局限。荧...
有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）通过将胞外信息转导为特定生物学反应，调控细胞生长、分化、应激适应和凋亡等多种功能。为理解这些通路的调控机制，需要在活体单细胞水平进行动态定量测量。荧光显微成像适合此类测量，但仍需更灵敏、动态范围更大的生物传感器。作者将酵母中合成的激酶活性转位传感器（SKARS）改造用于哺乳动物细胞，构建了可被人源...
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...
β-葡萄糖基转移酶（β-GT）可催化5-羟甲基胞嘧啶（5-hmC）糖基化，帮助噬菌体和寄生虫在宿主细胞中存活，也是5-hmC检测的关键工具酶。现有β-GT检测方法较少，常存在放射性污染、背景高、步骤繁琐和灵敏度不足等问题。本文开发了一种基于5-hmC糖基化触发解旋酶依赖性扩增（HDA）的零背景荧光生物传感器，用于灵敏检测β-GT活性...
本研究对作者团队此前用于检测呼出气中异丙醇（IPA）的生化气体传感器（bio-sniffer）进行了改进，以进一步降低检出限。首先，采用在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）荧光峰值波长附近具有较高光子灵敏度的C8855型光电倍增管（PMT）；其次，用包含36根光纤的多芯分支光纤替代原双芯光纤，以提高激发光传输和荧光收集效率；第三，加宽...
本文评估了用于设计非病毒基因递送载体的关键参数。二维层状双氢氧化物（LDH）因结构可调、低毒且制备成本低而受到关注。作者合成了ZnAl LDH和含六亚甲基四胺（HMTA）模板的ZnAl HMTA LDH，并系统考察pH、粒径、Zeta电位及合成方法对CRISPR/Cas9递送和EGFP反向荧光响应的影响。凝胶电泳、动态光散射和细胞实...
蛋白质生物分子是多种疾病和感染的标志物，也是生物传感研究的重要对象。荧光检测被认为是灵敏度最高的生物传感技术之一，但此前尚无研究证明全介质超表面可用于高灵敏度荧光传感。本文提出一种高效荧光传感平台，并证明全介质超表面荧光生物传感器能够直接检测代表性抗体免疫球蛋白 G（IgG），检测浓度可达 pg/mL 或数十 fM 量级。该传感器还...
肺孢子菌肺炎（PcP）由机会性真菌卡氏肺孢子菌（Pneumocystis jirovecii）感染引起，延误或不恰当治疗会增加死亡风险，因此亟需快速、准确的诊断工具。现有标准方法存在明显局限。本文报道了一种基于 DNA 门控纳米材料、用于识别 P. jirovecii 的快速、灵敏且选择性生物传感器。该传感器以纳米孔阳极氧化铝（NA...
癌胚抗原（CEA）是反映肿瘤存在的疾病生物标志物，临床样品中准确检测 CEA 对肿瘤诊断具有重要价值。本文开发了一种基于适配体诱导熵驱动电路（EDC）的无酶荧光生物传感器，用于高灵敏检测 CEA。CEA 适配体发夹（AH）特异性结合 CEA 后构象打开，暴露被锁定的触发链；暴露的触发链在燃料链（F）辅助下触发三链复合物（QPR）中多...
β-内酰胺抗生素检测对食品安全、环境监测和药代动力学研究具有重要意义。本研究报道了两种 BADAN 偶联 β-内酰胺酶 E166Cb 和 E166Cb/N170Q，作为 β-内酰胺抗生素的灵敏荧光生物传感器。该传感器通过将环境敏感 BADAN 探针偶联到 PenP β-内酰胺酶 E166C 及 E166C/N170Q 突变体活性位点...
能够准确、快速检测溶液中细菌浓度的生物传感器对饮用水安全评估等应用具有重要意义。近年来，量子点因强发光特性和可功能化能力成为生物传感候选材料。本文研究羧基化石墨烯量子点（CGQDs）与抗菌肽 Cecropin P1 共轭后用于检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）。作者建立了以荧光强度变化为核心的生物传感...
细胞内pH是调控细胞代谢、内吞-溶酶体加工和肿瘤微环境的关键参数，其失调既可引发也可指示病理状态。现有荧光pH探针多基于单一酸碱平衡，动态范围通常仅约1个pH单位，难以覆盖正常细胞中从线粒体约pH 8到溶酶体约pH 4.5的宽范围。本文报道一种基于共轭香豆素-三嗪骨架的荧光pH生物传感器，可在可见光范围激发，并以单一荧光单元在超过6...
视网膜中光诱导的突触外多巴胺释放可降低视杆细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平，并介导光依赖性脱敏，但视杆细胞 cAMP 动态的精细时间过程因技术困难而难以解析。本研究利用表达 FRET 型蛋白激酶 A（PKA）活性生物传感器 AKAR3EV 的 PKAchu 小鼠，通过双光子活体成像观察离体视网膜中 PKA 的时空调控。除已知的开光诱...
荧光蛋白常作为融合标签用于在体内检测蛋白表达，但其荧光产生依赖生色团成熟，半衰期为5至>30分钟，导致实时检测延迟。本文报道一种基因编码荧光生物传感器STEP（瞬时表达蛋白传感器），用于在活细菌中数秒内检测蛋白表达。该传感器基于一个已完全成熟但荧光较弱的绿色荧光蛋白，其N端融合Bim肽；当目标蛋白携带STEPtag标签并与Bim特异...
本文提出一种基于 DNAzyme/MnCoPBAs-PDANCs 复合物的新型荧光生物传感器，用于 Pb2+ 和 Ag+ 离子的检测。GR-5/GC-rich DNAzyme 通过 π-π 堆积作用锚定并猝灭在聚多巴胺杂化三维金属-有机框架 MnCoPBAs-PDANCs 表面。加入 Pb2+ 后，DNAzyme 复合物发生催化内切...
本研究开发了一种基于双重识别的荧光生物传感器用于循环肿瘤DNA（ctDNA）检测，结合肽核酸（PNA）的夹持功能与小分子连接DNA末端保护（TPSMLD）策略。以PIK3CA基因肿瘤特异性E542K突变及其甲基化作为目标ctDNA，PNA修饰磁性微球在62°C选择性捕获突变序列，5-甲基胞嘧啶单克隆抗体识别甲基化位点，外切酶I/II...