精确工程化植物转录调控对基础研究和应用都至关重要。天然启动子受进化限制，模块化、可调性和可预测性不足。合成启动子由明确顺式调控元件组成，可招募基因特异性转录因子和通用转录机器，实现精细转录控制。本综述系统总结植物合成启动子的设计与应用，涵盖核心、近端和远端启动子结构，以及启动子语法（基序身份、与转录起始位点距离、间距、螺旋相位、方向...
DNA甲基化由DNA甲基转移酶催化，在多种生物过程中起关键作用，因此超灵敏甲基转移酶检测对生物医学研究和临床诊断具有重要意义。传统方法常需放射性标记、昂贵设备和繁琐操作。本研究基于纳米孔技术结合DNA级联信号放大，建立了无标记、超灵敏检测DNA腺嘌呤甲基转移酶（Dam）和CpG甲基转移酶（M.SssI）的方法。设计含甲基化响应序列的...
本文报道了一种基于趾端介导催化发夹组装（CHA）和DNAzyme级联水解反应的无酶生物传感器，用于霉菌毒素检测。当霉菌毒素存在时，适配体与目标物特异性结合并释放触发DNA；触发DNA启动趾端介导CHA，产生大量带有四个趾端的部分双链B/C，用于组装DNAzyme级联水解反应。B/C双链、DNA1和DNA2通过协同自组装形成Mg2+依...
具有酶样活性的纳米酶在生物传感和生物医学领域备受关注。尽管纳米酶的合成与应用研究众多，但其与常用生物分子（亲和素、链霉亲和素、牛血清白蛋白、免疫球蛋白G和谷胱甘肽）之间的相互作用仍缺乏系统认识。本文通过直接固定蛋白，在铁氧化物和碳基纳米酶（Fe3O4纳米颗粒、Fe3O4@C纳米颗粒、Fe3O4@C纳米线和氧化石墨烯纳米片）表面构建了...
二维纳米材料-核酸相互作用已广泛用于荧光传感器构建，但很少用于电化学发光（ECL）传感器，更未见用于比率型ECL传感器。本研究基于石墨氮化碳纳米片（GCNNs）/三(2,2'-联吡啶)二价钌（Ru(bpy)3^2+）供体-受体对的ECL共振能量转移（ECL-RET），构建了一种比率型ECL传感平台。由于GCNNs对杂交链反应（HCR...
DNA生物计算是基于生物分子相互作用的现代科学新兴趋势。适配体是一类能够与目标化合物选择性形成复合物的特殊DNA，可通过SELEX筛选获得，并具备可编程性和高信息存储密度。本综述讨论基于适配体的逻辑门在医学和分析化学中的应用。综述考察了构建逻辑门的不同方法，归纳其通用创建算法，并描述输出信号的获取方法，可分为光学和电化学两大类。文中...
探针DNA在生物传感界面上的状态显著影响电化学DNA生物传感器的检测性能。本文构建了目标诱导发夹介导的生物传感界面，研究探针DNA对三磷酸腺苷适配体（ATPA）和三磷酸腺苷（ATP）检测分析性能的影响，并探讨共存发夹DNA与双链DNA（dsDNA）在该传感界面上的电化学贡献。实验结果表明，生物传感界面的分子识别能力和检测性能主要取决...
马利莫（Marimo，Aegagropila linnaei）是由淡水湖中丝状绿藻长期滚动自粘形成的大型球状活体藻球。在光照下，其内部光合作用产生氧气气泡，气泡附着并滞留于藻丝网络中，使藻球浮力增加而上浮；无光时产气停止，气泡逸散或溶解，藻球下沉。本文研究影响马利莫运动的因素，并证明该光-浮力响应可被用于构建生物执行器、生物传感器和...
DNA折纸近年来成为设计和构建二维及三维纳米结构的有力技术。尽管已制备出大量结构，但面向体内生物医学应用时，如何赋予其识别和响应目标分子的能力仍是关键挑战。目标分子可为疾病标志物或细胞表面受体，响应可包括构象变化并释放治疗性载荷。核酸适配体非常适合该任务，并已开始用于DNA折纸设计。本综述总结了DNA适配体在DNA折纸结构中的应用实...
生物传感器是合成生物学和代谢工程应用中的重要组成部分。本文报道了基于失稳二聚体配体结合域的第二代酿酒酵母地高辛和孕酮生物传感器，其通过配体诱导稳定发挥作用。该生物传感器由一个配体结合域单体融合 DNA 结合域、另一个融合转录激活域组成，在配体结合和受体二聚化后激活报告基因表达。在二聚界面引入失稳突变使生物传感器动态范围提高一个数量级...
本文建立了基于分子开关调控荧光铜纳米簇（CuNCs）同时检测组氨酸（His）和半胱氨酸（Cys）的方法。含聚胸腺嘧啶环的哑铃状DNA被用作形成强荧光CuNCs的模板，并以单一探针实现两种氨基酸识别。在20种天然氨基酸中，只有His和Cys可通过与铜离子特异性相互作用，竞争夺取DNA-Cu体系中的Cu2+并诱导CuNCs聚集，使荧光显...
本研究基于适配体与金纳米颗粒（AuNps）开发了一种新型适配体荧光生物传感器（aptamer-AuNps），用于精氨酸（Arg）对映体的手性识别。羧基荧光素（FAM）标记的适配体（Apt）可吸附于AuNps表面，其荧光通过荧光共振能量转移（FRET）被AuNps显著猝灭。当向体系中加入D-精氨酸（D-Arg）或L-精氨酸（L-Arg...
本文提出一种新型自主DNA纳米机器，用于检测DNA。该机器将串联链置换反应与DNA walker相结合，并整体构建在金电极上，形成电化学生物传感器。目标DNA首先触发链置换循环，释放Pb2+依赖的DNAzyme；随后DNAzyme在金电极表面切割标记亚甲基蓝的底物DNA，实现自主行走和信号放大。在优化条件下，该电化学传感器对目标DN...
自供电电化学生物传感器利用生物燃料电池同时作为电源和传感元件，从而简化生物传感器系统，使其不再需要恒电位仪、恒电位仪电源以及信号装置供电。本综述系统总结自供电生物传感器领域的进展，并讨论其相对于其他电化学生物传感器的优势与局限。文章讨论由酶生物燃料电池、细胞器生物燃料电池和微生物燃料电池构成的自供电生物传感器，以及多种传感机制：被测...
本研究基于辣根过氧化物酶（HRP）模拟DNAzyme的构象变化，设计了一种用于DNA筛查的比色生物传感器。该方案利用DNAzyme序列与引物/扩增产物之间的碱基配对，在通用引物多重PCR（UP-M-PCR）扩增过程中抑制HRP模拟hemin/G-四链体结构的形成。目标DNA经UP-M-PCR扩增后，可通过肉眼观察反应液颜色消失进行创...
本文基于链置换反应，编程实现了起始链催化的双链环状DNA发夹基序自组装。由于起始链可循环再生且反应以级联方式进行，该系统可灵活扩展至逻辑运算，包括构建具有反馈功能的串联逻辑电路以及生物计算键盘锁安全系统。与先前报道的分子安全系统相比，本文键盘锁的突出特点是能够自发重置和循环，无需任何外部刺激和人为干预。此外，通过整合滚环扩增（RCA...
侧流生物传感器因其简单、快速、低成本，是即时诊断中的领先技术。其主导地位通过多路检测等技术突破得以延续：在单一检测中检测多种生物标志物。多路检测能力对提高诊断效率、增强特定疾病诊断精度和降低诊断成本至关重要。本文首次综述了构建多路侧流生物传感器的各种类型与策略，并按具体应用或多路水平分为四类：线性、参数、空间和概念。我们描述每种方法...
受天然生物系统中蛋白质利用功能肽基序实现靶标响应与活性开关的启发，本文报道了一种基于多功能肽介导金纳米颗粒（AuNPs）组装的仿生比色逻辑门系统。作者理性设计了兼具金属离子识别、蛋白酶识别和AuNP组装调控功能的多功能肽探针，以锌离子（Zn2+）和胰蛋白酶（chymotrypsin, Chy）作为模型输入。肽探针中的CCPGC基序可...
我们开发了一种基于适配体修饰金纳米颗粒（AuNPs）作为识别受体的试纸条生物传感器阵列，将蛋白-适配体结合反应与链霉亲和素-生物素相互作用以及夹心格式相结合。研究发现，由不同适配体组合构成的一系列蛋白受体对每种靶蛋白均产生特征性响应模式。三种蛋白（凝血酶、黏蛋白1、癌胚抗原）可借助肉眼和便携式读数器在无相互干扰条件下被清晰区分，并表...
本文报道了一种基于TiO2介晶（TiO2 MC）构建的超灵敏双信号电化学发光（ECL）生物传感器，用于检测金属硫蛋白（MT）。多孔TiO2 MC具有高比表面积，可通过离子交换负载更多Ru(bpy)3^2+，并扩展外赫尔姆霍茨平面（OHP），同时提高膜内pH，从而增强Ru(bpy)3^2+的阳极ECL。MT通过巯基与TiO2 MC表面...