Biosensors for Detection of Labile Heme in Biological Samples.
血红素是原卟啉IX与铁形成的复合物，作为血红蛋白和肌红蛋白的必需辅基，介导氧的储存与运输；同时作为细胞色素c等酶的辅因子，参与线粒体呼吸链电子传递。与蛋白结合态血红素不同，游离或不稳定血红素具有细胞毒性、促氧化和促炎特性。游离血红素水平升高与镰状细胞病、疟疾、脓毒症等溶血性疾病相关。本综述介绍血红素的生理功能及其在人类健康与疾病中的...
Engineering coupled consortia-based biosensors for diagnostic.
合成多细胞系统具有执行复杂任务的潜力，可通过细胞间通讯实现多信号检测与计算，但精确控制不同成员细胞浓度并协调其活性极具挑战。本文开发了一种基于细菌群落的生物传感器，用于同时检测血红素（Heme）和乳酸（Lactate）。群落成员通过全局共享的群体感应信号相互耦合，该信号同时调控多种生物传感菌株的活性。多细胞系统整合了可计算各传感器活...
Biosensor-based growth-coupling as an evolutionary strategy to improve heme export in Corynebacterium glutamicum.
血红素是含铁卟啉，在食品和医学领域应用广泛，谷氨酸棒杆菌已成为无动物来源血红素生产的有前景平台菌株。除优化血红素合成途径外，提高血红素外排对增强生产菌株具有重要意义。本研究设计生长耦合生物传感器，以对编码 ABC 型血红素外排泵 HrtBA 的 hrtBA 操纵子表达增强施加选择压力。作者用 PhrtB 启动子替换生长调控基因 pf...
HssS activation by membrane heme defines a paradigm for two-component system signaling in
胞内血红素池既具毒性又具益处，其严格调控对细菌感染存活至关重要。金黄色葡萄球菌利用双组分血红素感知系统 HssRS，通过诱导外排转运蛋白 HrtBA 表达来对抗环境血红素毒性。HssS 为 HisKA 型组氨酸激酶，呈膜结合同源二聚体，含胞外传感区和胞质催化区。作者基于 AlphaFold2 构建 HssS 二聚体模型并进行血红素对...
Applications of the Whole-Cell System in the Efficient Biosynthesis of Heme.
血红素具有电子传递、气体结合、催化和信号转导等多种功能，在医疗、膳食补充剂和食品加工中应用广泛。传统化学合成或从生物样品中分离血红素存在产率低、周期长、环境负担重等问题。近年来，基于全细胞系统的血红素生物合成方法成为替代方案，其核心是利用微生物中5-氨基乙酰丙酸（ALA）的C4和C5两条前体合成途径，以及原卟啉依赖（PPD）、铁卟啉...
Activatable G-quadruplex based catalases for signal transduction in biosensing.
G-四聚体/血红素复合体具有类过氧化物酶活性，推动了生物传感器信号转导模块的发展。本文确立 G-四聚体•血红素支架的过氧化氢酶活性，可催化过氧化氢分解生成氧气气泡；气泡观察是一种真正无仪器的信号读出方式，适合资源有限或自助检测环境。作者初步探究 G-四聚体结构、折叠拓扑与过氧化氢酶活性之间的关系，并确定有效工作条件：PBS（pH 7...
Modeling oxidative injury response in human kidney organoids.
溶血可发生于多种损伤场景，细胞外血红蛋白可通过氧化应激、线粒体功能障碍和炎症等机制损伤肾脏，促进纤维化和慢性肾病。为模拟溶血诱导的肾损伤，作者用血红素（Hemin，一种可产生活性氧的含铁卟啉）处理人肾类器官，并建立了表达细胞色素C-绿色荧光蛋白融合蛋白（CytoC-GFP）的诱导多能干细胞（iPSC）系，用于实时监测线粒体形态、线粒...
Design of a High-Sensitivity Dimeric G-Quadruplex/Hemin DNAzyme Biosensor for Norovirus Detection.
G-四链体可与血红素结合形成具有过氧化物酶样活性的 DNAzyme，广泛用于生物传感器设计。然而，与天然过氧化物酶相比，G-四链体/血红素 DNAzyme 催化活性较低，限制了其在核酸检测中的灵敏度。本研究通过合理引入二聚 G-四链体结构，开发了一种靶向诺如病毒核酸的高灵敏度比色生物传感器。该策略中，两个各自在茎结构中嵌入 G-四链...
Cu-MOF/hemin: a bionic enzyme with excellent dispersity for the determination of hydrogen peroxide released from living cells.
金属有机框架（MOFs）在水介质中的分散性直接影响电化学生物传感器材料的稳定性、重复性和灵敏度。本文合成了一种基于 Cu-MOFs/血红素（Hemin）的纳米复合材料，该材料水溶性好、合成简单高效，用于构建非酶过氧化氢（H2O2）传感器。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱（EDS）面扫、X 射线衍射（XRD）、傅里叶变...
Amplified and label-free electrochemical detection of a protease biomarker by integrating proteolysis-triggered transcription.
无细胞合成生物学为开发高性能生物传感器提供了有前景的策略，但合成生物学与电化学检测技术的结合仍不成熟。本文提出一种电化学生物传感器，通过偶联蛋白酶响应RNA聚合酶（PR）实现目标蛋白酶生物标志物的无标记超灵敏检测。以肿瘤标志物基质金属蛋白酶-2（MMP-2）为模型蛋白酶，利用PR将MMP-2介导的每次蛋白水解反应转化为多个可编程RN...
Engineering Bacteria to Monitor the Bleeding of Animals Using Far-Red Fluorescence.
动物体内微生物可作为药物递送系统或疾病检测器。本文报道了一种基于工程大肠杆菌的活体生物传感器，用于监测动物出血。该传感器在大肠杆菌BL21中删除参与血红素合成的hemF基因，并携带chuA、ho1和bdfp1.6基因。ChuA介导胞外血红素进入细胞，HO1将血红素氧化裂解为胆绿素(BV)、一氧化碳和铁离子；BDFP1.6可自催化结合...
A Whole-Cell Bacterial Biosensor for Blood Markers Detection in Urine.
尿中早期发现血尿对感染、肾病、血吸虫病和癌症等严重疾病的治疗至关重要，因此亟需低成本、可携带的尿血检测生物传感器。本文设计了一种超灵敏全细胞细菌生物传感器，并与光电测量模块联用，用于检测尿中血红素。血红素是红细胞裂解后释放的成分。该细菌传感器由携带血红素敏感合成启动子并整合来自发光杆菌 luxCDABE 荧光素酶报告基因的大肠杆菌组...
One-pot construction of acid phosphatase and hemin loaded multifunctional metal-organic framework nanosheets for ratiometric fluorescent arsenate sensing.
由于无机砷对环境和人体健康的严重威胁，开发高性能砷检测传感器具有重要意义。本文报道了一种基于酸磷酸酶(ACP)和血红素(hemin)负载的锌基金属有机框架纳米片(ACP/hemin@Zn-MOF)的比率荧光生物传感器，用于高灵敏、高选择性检测砷酸根(As(V))。该材料通过一步自组装构建，其中血红素具有过氧化物酶样活性，2-氨基对苯...
Ultrasensitive Nucleic Acid Assay Based on Cyclometalated Iridium(III) Complex with High Electrochemiluminescence Efficiency.
本文首次合成了一种环金属化铱(III)配合物 (bt)2Irbza，并系统研究了其湮灭、还原-氧化和氧化-还原三种电化学发光（ECL）行为。结果表明，氧化-还原 ECL 信号最强，在相同实验条件下其相对 ECL 效率为商用 [Ru(bpy)3]2+ 的 16.7 倍。基于该高发光效率，作者以 (bt)2Irbza 作为阳极发光体，构...
Plasmonic SERS Biosensor Based on Multibranched Gold Nanoparticles Embedded in Polydimethylsiloxane for Quantification of Hematin in Human Erythrocytes.
本文报道了一种基于等离子体表面增强拉曼散射（SERS）的生物传感器，用于定量检测人红细胞中的血红素（hematin），且无需将其从血红蛋白（Hb）中分离。该传感器利用多分支金纳米颗粒（M-AuNPs）可调的局部表面等离子体共振（LSPR）特性，以及金薄膜与嵌入多分支金纳米颗粒的聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性基底之间的强等离子体耦合。...
Sonochemical synthesis and anchoring of zinc oxide on hemin-mediated multiwalled carbon nanotubes-cellulose nanocomposite for ultra-sensitive biosensing of H
本研究采用简单声化学方法制备负载于多壁碳纳米管（MWCNT）上的金属氧化物/生物聚合物纳米复合材料。通过探头超声（20 kHz，振幅50）合成六方相氧化锌纳米棒（ZnO NR），并首次将其整合到超声功能化的MWCNT-纤维素纳米晶（MWCNT-CNC）上；同时采用浴式超声（37 kHz，150 W）制备稳定的血红素（hemin）生物...
Ultrasensitive Chemiluminescence Biosensor for Nuclease and Bacterial Determination Based on Hemin-Encapsulated Mesoporous Silica Nanoparticles.
细菌检测是应对日益严重的细菌污染的关键步骤，但仍具挑战。本文开发了一种新型化学发光（CL）生物传感器，用于超灵敏检测核酸酶活性和细菌。将化学发光标记分子血红素（hemin）封装到介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）的有序介孔中，并用特定DNA门封孔。当暴露于DNA核酸酶或细菌裂解液时，封孔DNA被特异性切割，导致封装血红素释放增加，从而...
Peptide-Based Biosensing of Redox-Active Protein-Heme Complexes Indicates Novel Mechanism for Tumor Survival under Oxidative Stress.
多个相关蛋白-辅因子相互作用在同一生物检测中的信号响应，可显著增强对肿瘤免疫过程、慢性炎症和氧化应激等病理分子机制的研究能力。本文开发了一种基于肽的多重生物检测方法，并用于研究氧化应激下铁蛋白、p53和血红素之间的相互作用。在恶性乳腺癌细胞系中观察到，氧化应激可触发血红素与铁蛋白共同转位入核，使铁蛋白与p53发生直接分子接触，并将血...
Artesunate-luminol chemiluminescence system for the detection of hemin.
开发简单、准确且便于使用的即时检测（POCT）装置是分析化学领域的重要目标。血红素（hemin）检测对药物监测、疾病诊断和法医潜在血痕成像具有重要意义。本文建立了一种以蒿甲醚（artesunate）为共反应物的鲁米诺（luminol）化学发光生物传感器，用于血红素检测，并讨论了可能的化学发光反应机制。血红素分别采用光电倍增管（PMT...
A novel "signal on" photoelectrochemical strategy based on dual functional hemin for microRNA assay.
本研究构建了一种基于双功能血红素（hemin）的新型“信号开启”光电化学生物传感器，用于超灵敏检测 microRNA-141（miRNA-141）。介孔二氧化钛-血红素（MTiO2-hemin）修饰于裸玻碳电极表面，血红素一方面作为信号猝灭剂，通过 Fe3+ 的电子接受能力猝灭 MTiO2 的光电流，使初始背景信号降低 87%；另一...