钙离子传感器在临床诊断尤其是慢性肾病管理中至关重要。现有火焰光度法和离子色谱法设备笨重且需专业人员操作。全固态离子选择性测定可实现微型化、低成本和连续电解质监测，但受限于电化学稳定性低、选择性差和噪声高。本文首次报道一种微型化 Ca2+ 离子选择性传感器，采用 5 µm 厚双层纳米复合薄膜。器件由嵌入增塑聚氯乙烯（PVC）膜的功能化...
基于荧光蛋白（FP）的遗传编码生物传感器能够在活细胞和活体中实时监测分子动力学，对理解复杂细胞过程的正常功能与调控至关重要。根据待监测分子事件类型，需采用不同传感策略以优化 FP 生物传感器设计。本文综述了基于 FP 的遗传编码生物传感器及其多种策略，包括荧光蛋白转位、荧光共振能量转移（FRET）、二聚化依赖型荧光蛋白（ddFP）、...
采用微流控原位紫外固化制备单分散交联聚丙烯酸(PAA)液滴，经KOH处理形成高度溶胀的PAAKOH液滴，作为可重复使用球形传感器，在PDMS微流控通道中动态监测其直径变化，同时检测人唾液和血清中Ca2+和Mg2+。二价金属离子与羧基形成COO−M−OOC桥接结构，使水凝胶收缩；收缩至饱和直径，饱和直径比与离子种类相关，收缩速率（T1...
本文报道了一类环境敏感变色荧光团（CSFs），其通过分子内螺环化在绿色荧光螺环形式与红色荧光两性离子形式之间可逆切换。该螺环化平衡对微环境敏感，可通过测定红/绿荧光比直接读出，从而构建比率型荧光探针与生物传感器。作者将 CSF 与 HaloTag7 自标记蛋白标签及钙结合域融合，构建了半合成比率钙离子传感器 rHCaMP，用于活细胞...
Förster 共振能量转移（FRET）在绿色荧光蛋白突变体之间被广泛用于监测蛋白质相互作用，并作为荧光生物传感器的读出模式。尽管荧光团之间的距离和分子夹角对 FRET 至关重要，但荧光蛋白 FRET 的结构细节一直缺乏。本文报道了荧光蛋白 mCerulean3 和 cpVenus 在生物传感器 Twitch-2B 内发生 FRET...
GFP-水母素蛋白（GAP）是一类可定位于细胞内细胞器、用于测量钙离子浓度的遗传编码生物传感器。它既可通过水母素-海鳟素（coelenterazine, Cz）体系进行生物发光检测，也可利用GFP与apoaequorin之间的钙依赖性相互作用进行荧光检测。低亲和性变体GAP3适合在内质网（ER）和高尔基体（Golgi）中进行比率荧光...
光学传感器是活细胞研究的重要工具，可实时追踪脂质、离子和酶等关键细胞组分的定位、浓度变化或活性。现有探针大多基于荧光，在高端显微镜支持下可提供高空间与时间精度，但要求事件时间尺度与传感器响应时间匹配。过去20年发展出的许多传感器为遗传编码型，其设计多样，应用从简单到复杂。遗传编码传感器在荧光蛋白被发现、其光学性质被工程化改进以及通过...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）生物传感器的多路复用成像，为在单个活细胞内监测信号通路时空关联提供了有力手段。本文讨论基于同色 FRET（homo-FRET）的生物传感器在多路复用成像中的潜力。作者证明，用 mCherry 标记的 Akt 蛋白 PH 结构域（Akt-PH）之间的 homo-FRET，可用于监测活细胞中...
基于荧光蛋白突变体之间 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器已广泛用于生理学与生物化学研究，但许多 FRET 传感器在亚最优实验条件下 FRET 变化较小，测量困难。当前领域的重要任务之一是开发新的优化策略。本文报道了通过细菌菌落大规模筛选突变体 FRET 传感器文库来优化 FRET 变化的方法。作者优化了传感器表达...
荧光蛋白在生物成像和生物医学研究中发挥关键作用，其成像能力取决于蛋白口袋内嵌入色原子的激发态结构动力学。本研究利用飞秒受激拉曼光谱（FSRS）考察新型钙离子（Ca2+）荧光蛋白传感器 GEM-GECO1 的激发态构象动力学。结果表明，在无 Ca2+ 时，主导骨架运动为约 170 cm−1 的苯酚环面内摇摆，该运动促进激发态质子转移（...
无机纳米材料因高稳定性和低成本而成为仿生催化剂的研究热点。本文合成了具有不同形貌的 Co3O4 纳米材料，包括纳米片、纳米棒和纳米立方体，并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和 X 射线衍射对其形貌与组成进行表征。进一步研究了 Co3O4 纳米材料作为过氧化氢酶模拟物的催化性质。结果表明，不同形貌的 Co3O4 材料表现出不同的催化...