单壁碳纳米管（SWCNTs）因表面修饰可在近红外（NIR）区发射荧光，从而实现对特定分子的识别。本研究通过用鸟嘌呤-胸腺嘧啶-腺嘌呤（GTA）20重复单链DNA结构包裹SWCNT，开发了一种针对神经递质多巴胺（DA）的选择性传感系统。传感分析在近红外区通过定制显微镜系统进行荧光测量，并考察了所开发的(GTA)20-SWCNT传感器在...
半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）可作为纳米生物传感器的信号换能器。近期研究发展了分子特异性传感器的工程化方法，并提出了将此类传感器部署于活体动物和植物中的策略。这些进展有望推动基于SWCNT光学特性的可植入、无创生物传感器用于药物、疾病和污染物的连续监测，从而改善疾病诊断、预后、药物安全性、治疗反应和患者依从性。除临床应用外，此类...
胰蛋白酶是结直肠癌、胃癌和胰腺癌等多种肿瘤中具有重要诊断价值的潜在生物标志物。为满足快速、低成本和实时检测需求，本研究设计并合成了一种近红外（NIR）敏感方酸染料—肽共轭物 SQ-3 PC，用于通过荧光 ON/OFF 方式灵敏、选择性地监测胰蛋白酶活性。研究还合成并表征了三种不对称方酸染料 SQ-1、SQ-2 和 SQ-3。吸收光谱...
微小RNA（miRNA）是参与多种细胞与生物学过程的单链非编码短RNA序列，其表达改变与病理过程相关，可作为多种疾病早期检测的生物标志物。本文以急性心肌梗死（AMI）的已知miRNA标志物为案例，展示了一种基于RNA-DNA杂交的荧光单壁碳纳米管（SWCNT）传感器筛选与淘汰流程：将互补DNA识别单元结合于SWCNT表面，在缓冲液和...
由于血清白蛋白在血液中含量丰富，开发高效白蛋白生物传感器并阐明传感分子与蛋白相互作用具有重要意义。近红外（NIR，>700 nm）有机染料已被证明可作为血清白蛋白的有效生物传感器，但在全血中性能下降。本文表明，近红外磺酸吲哚啉供体方酸菁染料SO3SQ可通过添加生物相容性离子液体（ILs）增强其白蛋白传感能力。具体而言，160 mM胆...
淀粉样蛋白β（Aβ）沉积发生在阿尔茨海默病（AD）早期，但Aβ的早期检测仍是持续挑战。本文报道了一种近红外光学纳米传感器，可在活细胞内和脑内原位检测Aβ。该传感器由单壁碳纳米管（SWCNTs）经Aβ功能化构成，Aβ–Aβ相互作用驱动传感响应。研究发现，Aβ纳米传感器通过调节纳米管近红外发射的溶剂化色移，选择性响应Aβ。该传感器可追踪...
本研究开发了一种超灵敏等离激元近红外荧光生物传感器基底，用于检测人血浆中创伤性脑损伤（TBI）关键蛋白标志物胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。为降低血浆基质干扰，传感器采用位于第一生物透明窗（650–950 nm）的近红外荧光团Dylight 755，其激发和发射波长分别为755 nm和775 nm。为放大荧光信号，作者通过纳米球光刻在...
本文报道了一种微型光电生物传感器，用于实时、即时检测血清和尿液中的总蛋白浓度，其灵敏度与准确度可与金标准方法相比。该传感器由垂直腔面发射激光器（VCSEL）、光电探测器以及定制光学元件和电子器件组成，可通过混合封装集成到便携式手持设备中。研究同时开发了一种基于蛋白诱导荧光增强（PIFE）现象的定制荧光检测方法，使传感器能够实时响应蛋...
近红外（NIR）诱导的反斯托克斯荧光在复杂样品生物检测中具有优势，但常用上转换纳米颗粒（UCNPs）荧光强度不足，难以满足高灵敏生物检测。本文构建基于 NIR 激发的磁-荧光细菌检测策略，采用高近红外转换效率的 CaS:Eu,Sm,Mn 和 SrS:Ce,Sm,Mn 双色荧光纳米颗粒，分别偶联细菌识别片段替考拉宁（TEC）和多粘菌素...
本文提出一种构建近红外荧光探针的新方法，并应用于葡萄糖和过氧化氢（H2O2）检测。采用聚乙二醇/右旋糖酐水两相体系分离纯化的(6,5)单壁碳纳米管（SWCNTs）作为近红外探针基础。不同苯硼酸用于非共价修饰(6,5) SWCNTs。葡萄糖通过硼酸基团与顺式二醇特异性结合检测；过氧化氢通过辣根过氧化物酶（HRP）与苯硼酸修饰SWCNT...
造影剂诱导急性肾损伤（CIAKI）是造影剂给药后肾功能快速恶化的严重并发症，因依赖体外检测不敏感的晚期血尿生物标志物而诊断困难。本文报道合成一种可激活双通道报告分子（ADR），用于 CIAKI 的实时活体成像。ADR 配备化学发光和近红外荧光（NIRF）两个信号通道，分别被氧化应激产生的超氧阴离子（O2•-）和溶酶体损伤释放的 N-...
临床前药物在特定器官和组织中的暴露测量通常依赖破坏性方法，而组织特异性测量对具有剂量限制性毒性的药物尤为重要，例如多柔比星引起的心脏毒性。作者开发了一种可植入光学纳米传感器，用于在活体动物中快速、微创地定量组织多柔比星暴露。该传感器以 DNA 功能化单壁碳纳米管为核心，其近红外荧光可响应多柔比星并产生显著且均匀的红移；这一响应也见于...
前列腺癌患者的治疗结局受限于无法区分惰性病变与侵袭性病变。为解决该问题，作者开发了一种用于癌症生物标志物尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）的定量荧光纳米传感器。该传感器利用单壁碳纳米管（SWCNT）独特的近红外光致发光特性，通过抗体偶联使纳米管在复杂蛋白环境中响应 uPA，并经由光学带隙调制产生信号。作者采用牛血清白蛋白（BSA）对疏...
基于报告基因的全细胞生物传感器可在实验室条件下高选择性和高灵敏度地检测水中有毒金属，但要转化为商业在线水分析仪，必须针对现场条件和成本进行优化。本文围绕细菌宿主与报告基因选择，比较了基于组成型启动子的全局毒性传感器和基于砷酸盐诱导Pars启动子的砷酸盐传感器。结果显示，五种大肠杆菌菌株携带两种lux型传感器时生物发光水平差异显著，说...
皮质醇是一种重要的糖皮质激素，其生化过程影响多种生理与病理过程，也是创伤后应激障碍、库欣综合征、艾迪生病等多种疾病的生物标志物。能够实时监测脂肪组织皮质醇浓度的植入式生物传感器，有望革新这些疾病的诊断与治疗，并成为重要的研究工具。为此，作者基于生理文献建立了一个数学模型，用于预测脂肪、肌肉和脑组织中动态皮质醇浓度，这些组织中存在大量...
细菌病原体通过获取宿主铁维持生长与复制，血红素是血红蛋白结合的含铁辅因子，可被细菌蛋白利用以获取铁。现有胞内血红素检测方法繁琐、依赖复杂化学或放射性，限制了血红素转运与降解机制研究。作者假设血红素稳态可用荧光方法测量，将人源血红素加氧酶1（HO1）催化血红素转化为胆绿素 IXα，与红外荧光蛋白 IFP1.4 结合后产生近红外光偶联，...
发射光稳定近红外荧光的单壁碳纳米管（SWNT）已成为生命科学和生物医学中的近红外光学生物传感器。自发现其近红外荧光以来，研究者通过工程化修饰使SWNT在结合目标分子时选择性调制荧光，从而作为光学生物传感器。本文综述了基于SWNT的光学传感技术在生命科学与生物医学中的最新进展，讨论了SWNT的结构与光学性质、SWNT复合物中的分子识别...
近红外（NIR）环境敏感或溶剂致色荧光染料可用于体内生物传感器中的蛋白标记，例如糖尿病葡萄糖监测，因为其光谱特性基本不受组织自发荧光和光散射影响，并具有无创分析物检测潜力。本文证明 651-Blue Oxazine 具有极性敏感性，溶剂极性增加时其近红外荧光显著降低。作者利用点击化学将 Blue Oxazine 位点特异性、共价标记...
生物传感器是生物医学研究和现代医疗的重要工具，未来个性化医疗、即时检测设备和低成本诊断需求将进一步提升其重要性。传感技术的进步常由新材料推动，纳米材料已被广泛用于构建高灵敏、高选择性传感器。碳纳米管（CNT）因独特的电子和光学性质，成为极具前景的生物传感器构建模块。碳纳米管可视为卷曲的石墨烯单层圆柱，可通过化学修饰实现与生物分子的选...
尽管石墨烯和氧化石墨烯（GO）的超强荧光猝灭能力已被广泛用于荧光传感器，但其自身独特荧光及其在化学/生物传感中的潜力较少被探索。本文报道了一种基于 GO 的光诱导电荷转移（PCT）无标记近红外（near-IR）荧光生物传感器，用于检测多巴胺（DA）。GO 与 DA 之间的多重非共价相互作用，以及 GO 近红外荧光在皮秒尺度的超快衰减...