本文基于聚多巴胺纳米球（PDANSs）对DNA的核酸酶保护作用和适配体对三磷酸腺苷（ATP）的特异性识别，构建了一种酶辅助靶标循环信号放大荧光生物传感器。无ATP时，FAM标记的信号DNA通过π-π堆积吸附于PDANSs表面，FAM荧光因荧光共振能量转移（FRET）被猝灭，体系处于“off”状态。加入ATP后，ATP与适配体结合并触...
本文作为概念验证，证明姜黄素与壳寡糖乳酸盐（COL）可在二氧化硅纳米颗粒表面自组装形成纳米杂化颗粒（NHPs）。NHPs粒径25–35 nm，以SiO2纳米颗粒为核，外层为姜黄素-COL，厚4–8 nm。与游离姜黄素相比，NHPs荧光强度被猝灭且发射峰红移约50 nm，归因于内滤效应和/或同一颗粒表面姜黄素分子间的同种荧光共振能量转...
寨卡病毒（ZIKV）流行及其导致先天性小头症等胎儿发育损害，使世界卫生组织将其列为全球公共卫生关注问题，亟需高灵敏、高特异的即时检测探针。本研究提出利用等离子纳米颗粒（NPs）的局域表面等离子共振（LSPR）信号介导半导体量子点（Qdot）纳米晶的荧光信号，构建分子信标（MB）生物传感器用于ZIKV RNA检测。作者合成并用3-巯基...
基于荧光的生物传感器已成为研究生物体系中多种化学物种的有力工具，尤其适用于金属离子的检测与成像。本章概述了利用此类传感器研究金属生物化学时需要关注的若干关键问题。首先，传感器必须对目标分析物具有足够选择性，能够区分可能干扰的离子，包括那些本身不产生荧光信号但会竞争结合位点或改变结合亲和力的干扰物。其次，金属离子在溶液中并非以游离形式...
基于蛋白的荧光生物传感器可在生理条件下高灵敏定量检测生物分子或药物，但传统构建方法通常依赖高分辨结构或氨基酸序列信息，限制了其在结构复杂膜受体中的应用。为克服该限制，作者发展了将配体导向化学与双分子荧光淬灭-恢复（BFQR）系统相结合的新策略，可将多种膜结合受体转化为“开启型”荧光传感器。本文以 γ-氨基丁酸 A 型受体（GABAA...
Cdc42 是一种高度保守的小分子鸟苷三磷酸酶（GTPase），在从酵母到人类的多种细胞类型中调控细胞极性建立。由于 Cdc42 的活性在时间和空间上受到动态调控，需要在活细胞中实时监测其激活状态。本章介绍一种用于监测出芽酵母中活性 Cdc42 的简单而稳健的亲和型荧光生物传感器。该传感器由 Cdc42 效应蛋白 Gic2 的 N ...
近几十年来，新材料、纳米技术和跨学科发展推动了生物传感器件创新，使其在健康、安全、食品、医药和环境等领域具有广泛应用。生物传感器利用蛋白质、酶、抗体、适配体等生物大分子作为识别元件，以高选择性和特异性结合目标分子；识别事件引起生物分子结构或界面特征变化，并通过换能器转化为可测信号。荧光光谱因灵敏度高，常用于监测生物相互作用和传感器响...
生长素对植物发育至关重要。由于缺乏合适报告系统，水稻中生长素分布与信号传导尚未系统研究。本研究基于拟南芥与水稻生长素信号组分的保守性，构建了两类互补的生长素荧光生物传感器：由玉米泛素-1启动子组成型驱动的 DII-VENUS，以及由合成生长素响应启动子 DR5rev 驱动 VENUS 表达的 DR5-VENUS。利用转基因系观察到，...
FRET（Förster 共振能量转移）显微镜是分子生物学与医学研究中用于实时监测和定量蛋白质-蛋白质相互作用及生化过程的重要工具。该技术可在完整细胞、组织乃至亚细胞区室中研究多种新型信号转导机制。典型单分子荧光生物传感器由目标分子结合域和分别位于两侧的供体与受体荧光蛋白组成；供体在单波长光激发下发射能量，可部分转移至邻近受体，使受...
交替框架折叠（AFF）和蛋白/片段交换（FREX）是用于在无固有变构性质的蛋白中工程化变构构象变化的相关技术。其主要目的之一是将普通结合蛋白转化为生物分子开关，使输入事件转化为光学或功能读出。本章提供将任意结合蛋白改造为具有FRET输出的荧光生物传感器的指南。由于AFF和FREX机制基于蛋白结构与稳定性的普遍原理，而非目标蛋白特有属...
当前新生儿血糖监测主要依赖指尖或足跟采血，过程疼痛且临床不便，因此需要无创血糖监测方法。本研究旨在建立一种体外方法，利用猪皮模型测量早产新生儿皮肤中葡萄糖的被动扩散，以便在无需新生儿体内试验的情况下初步测试无创血糖监测器件。作者采用在线流通扩散装置，比较完整皮肤与胶带剥离皮肤，在模拟新生儿低血糖、正常血糖和高血糖的葡萄糖浓度（2.0...
本文设计了一种基于荧光共振能量转移（FRET）的新型荧光“off-on”探针，用于检测L-半胱氨酸（L-Cys）。该体系以乙醇中水溶性氨基封端多孔硅纳米颗粒（SiNPs）作为荧光供体，其光致发光性能优异；以柠檬酸稳定金纳米颗粒（AuNPs）作为猝灭受体。SiNPs-乙醇与AuNPs之间通过静电相互作用形成FRET，使SiNPs荧光被...
荧光生物传感器 Frex 近期被提出用于定量活细胞内 NADH 浓度。本文采用时间积分和时间分辨荧光光谱，对纯化 Frex 蛋白在 NAD+ 存在及不同 pH 下的响应进行表征，以评估其体内应用潜力。结果显示，Frex 荧光对 NADH 的依赖可用 Hill 函数描述，半最大响应浓度 KD 约 4 μM，Hill 系数 n 约 2。...
本文构建了一种基于谷胱甘肽（GSH）修饰的锰掺杂硫化锌量子点（QDs@GSH）向氧化石墨烯（GO）发生荧光共振能量转移（FRET）的荧光开启型生物传感器，用于检测活细胞和人尿液中的谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）。QDs@GSH通过表面GSH与GO之间的氢键吸附在GO表面，导致QDs荧光被猝灭，FRET效率为86.3%。加入GSTs后...
适配体因对目标分子具有高亲和力和特异性，在传感和治疗领域具有应用潜力。全长适配体中并非所有核苷酸都参与靶标结合，非结合区可能影响适配体-靶标复合物的结合亲和力，因此通过截短非结合区可提高亲和力和特异性。本文基于截短的孕酮（P4）适配体设计了适配体荧光传感器。将荧光素标记和淬灭剂标记的适配体互补寡核苷酸序列在不同位点与截短适配体杂交，...
碱性磷酸酶（ALP）活性是血液常规检查的重要指标，其浓度与多种疾病密切相关。本文报道了一种基于 poly(30T) 模板铜纳米粒子（CuNPs）荧光调控的 ALP 荧光生物传感器。研究发现，焦磷酸根离子（PPi）可直接且有效地猝灭 poly(30T)-templated CuNPs 的强荧光，而 PPi 水解产物磷酸根离子（Pi）不...
本文构建了一种基于乙肝核心抗体-辣根过氧化物酶标记物（HBcAb-HRP）诱导碲化镉量子点（CdTe QDs）荧光增强来识别过氧化氢（H2O2）的简单、高选择性、超灵敏且稳定的生物传感器。在该体系中，HBcAb-HRP中的硫原子对Cd2+具有强亲和力，可在CdTe/Cd-SR复合物中形成更多辐射中心，从而显著提高CdTe QDs的复...
磷脂酸（PA）是生物体内最简单的磷脂，虽仅占细胞总脂质的少量部分，但作为磷脂前体、脂质第二信使和膜曲率调节分子，被认为参与多种细胞功能。然而，PA 在细胞及亚细胞区室中的动态仍不清楚。近年来，将绿色荧光蛋白（GFP）与 PA 结合域（PABD）融合形成的荧光探针，为观察不同细胞区室中 PA 的动态提供了直接证据。本文在体外系统表征了...
本研究基于球蛋白保护金纳米簇（Glo@Au NCs）的荧光变化，在 Cu2+ 辅助下开发了一种用于高灵敏检测无机焦磷酸盐（PPi）和焦磷酸酶（PPase）活性的超灵敏双功能生物传感器。Glo@Au NCs 作为荧光指示剂，PPi 作为 PPase 活性评价底物。Cu2+ 存在时，其与 Glo@Au NCs 形成复合物并猝灭荧光；PP...
钙网蛋白（calsequestrin, Casq）是肌浆网（SR）中唯一已知以周期性储存和释放钙为主要功能的蛋白。为检验其在活细胞中是否随钙耗竭而去聚合，作者在小鼠肌肉中表达荧光标记 Casq1，并用与 Casq1 融合的钙生物传感器 D4cpV-Casq1 连续测量 SR 内钙浓度，同时以光漂白后荧光恢复（FRAP）监测 Casq...