铜离子（Cu2+）是生物体必需的第三大金属离子，参与多种代谢与氧化还原酶功能，但缺乏或过量均可引发疾病。为快速、高选择性地识别 Cu2+，基于表面等离子共振（SPR）的光学折射率传感器受到关注。本文设计并讨论了一种四象限圆形网格折射率生物传感器（FQCGRIB），并结合机器学习方法用于 Cu2+ 等重金属离子检测。该传感器以 SiO...
铜污染对土壤和人体健康构成风险，亟需可靠监测方法。本研究以EmStat Pico模块为恒电位仪，开发了一种用于铜检测的便携式电化学生物传感器，将酿酒酵母细胞固定于聚多巴胺（PDA）修饰的丝网印刷电极（SPE）上。通过采用水平组装并减少电解液体积，与传统垂直浸没方式相比，电流密度提高约10倍，铜检测范围扩展至0–300 µM CuSO...
以弱电化学活性微生物功能化的电极为生物修复过程中优先污染物检测提供了替代化学传感器的可行方案。基于生物膜的生物传感器曾被提出用于该目的，但生物膜形成与成熟需要24–48 h，且电极表面微结构和覆盖度难以控制，导致信号和灵敏度重现性差。作为替代，可采用半导体生物相容性涂层固定活细胞，实现可重复覆盖并产生稳定生物传感器响应。本研究采用聚...
细菌双组分系统（TCS）因信号放大和宽输入响应而成为生物传感器研究热点。大肠杆菌 CusRS 系统由 cusS 和 cusR 组成，是铜感知模块，但现有 CusRS 传感器灵敏度不足。本研究通过调节 CusR 与 CusS 表达水平、引入拷贝数诱导型质粒进行信号放大，并敲除铜解毒基因 cueO 和 cusCFBA，提高了铜离子生物传...
本文报道了一种基于 Cu2+ 依赖性 DNAzyme 和“阻断”信标核酸的“关闭型”比色生物传感器，用于定量检测铜(II)离子。当样品中存在 Cu2+ 时，Cu2+ 依赖性 DNAzyme 的底物链在识别位点发生不可逆切割，从而阻断连接依赖探针扩增和后续 PCR 反应，使含 G 富集序列的发夹探针无法被打开并折叠形成 G-四链体；G...
铜是生物体中常见的金属元素，在生理活动中具有极其重要的作用；人体内铜水平即使发生微小变化，也可能诱发多种疾病，因此准确、高效地监测铜离子水平具有重要意义。荧光探针因具有灵敏度高、生物相容性好、操作简便、识别快速且特异等优点，在生物成像和 Cu2+ 检测中受到广泛关注。本研究以荧光素、水合肼和 5-对硝基苯基糠醛为原料，设计并合成了一...
本研究开发了一种新型碳纳米复合材料——卟啉功能化碳量子点（CQDs-TMPyP），并将其作为高效发光材料用于铜离子检测。作者通过水热法制备带负电的氮硫掺杂碳量子点（CQDs），再与带正电的四(1-甲基-4-吡啶基)卟啉四甲苯磺酸盐（TMPyP）经静电作用自组装，形成CQDs-TMPyP。该复合材料具有较强电化学发光（ECL）响应和良...
工程化LOV基蛋白可自催化掺入外源黄素形成发色团，无需分子氧即可荧光，适用于低氧和厌氧活细胞成像，并对过渡金属离子及生理黄素衍生物敏感，因此是生物传感器开发的潜在平台。但现有黄素结合荧光蛋白（FP）亮度有限。本研究通过定向分子进化开发了一对黄素结合FP miniGFP1和miniGFP2，呈青绿色荧光，激发/发射最大波长为450/4...
重金属如 Cu(II) 对环境有害，亟需发展低成本检测方法。本研究开发了一种低噪声、信号输出改善的酿酒酵母生物传感器，用于潜在现场铜离子检测。通过引入二级遗传层控制酿酒酵母中的半乳糖诱导（GAL）系统，构建了铜感知线路：将 Gal4 激活蛋白置于铜诱导启动子 CUP1 控制下，将 Gal80 阻遏蛋白置于铜抑制启动子 CTR1 控制...
本研究通过简便的一锅法开发了一种新型、便携、无探针的液体纤维素生物传感器，用于肉眼比色检测铜离子（Cu2+）。该传感器以天然纤维素为骨架，经高碘酸钠氧化和聚乙烯亚胺接枝制备，对水溶液以及复杂尿液、血清样品中的 Cu2+ 均具有特异性识别能力，10 s 内即可发生明显颜色变化，表现出快速响应特性。其他金属离子及尿液、血清中的复杂组分对...
异常铜含量与阿尔茨海默病、威尔逊病等多种疾病密切相关，但传统铜检测方法多依赖有创取样，难以实现活体深组织的非侵入、准确检测。本文报道了一种用于 Cu2+ 比率光声（PA）成像的纳米探针 NRh-IR-NMs。该探针由选择性 Cu2+ 响应探针 NRh 作为指示剂、对 Cu2+ 无响应的近红外染料 IR820（IR）作为内参，共同封装...
本研究通过化学交联法构建了氧化石墨烯（GO）-双链DNA（dsDNA）-CdTe量子点（QDs）复合物，开发了一种“开启型”荧光铜离子生物传感器。利用荧光光谱和透射电镜对复合物的光学与结构性质进行了表征，结果表明CdTe QDs的荧光猝灭源于二维GO的表面猝灭和荧光共振能量转移（FRET）过程。当体系中不存在Cu2+时，GO与dsD...
为测定酚类化合物促氧化活性，开发了一种蛋白基固体生物传感器。以氯化钙沉淀蛋清蛋白，获得不溶性钙蛋白复合物，作为可重复使用的固体传感材料。该传感器用于测定没食子酸、儿茶素、表儿茶素、槲皮素、绿原酸、杨梅素及抗坏血酸等抗氧化剂在 Cu(II) 存在下的促氧化活性。检测过程中，抗氧化剂将 Cu(II) 还原为 Cu(I)，同时产生活性氧；...
随着工业扩张，重金属等污染物对生活环境造成日益严重的污染。重金属难以降解，可在食物链中累积，其毒性会对生物体造成损伤，因此金属离子检测技术受到关注。本研究提出一种基于群体感应（quorum sensing, QS）的放大器，用于提高金属离子生物传感器的检测性能。该设计利用可扩散信号分子，使其自由穿过细胞膜进入环境，实现细菌之间的细胞...
本文开发了一种基于铜(II)依赖型DNA酶的阻抗式生物传感新策略，用于水溶液中Cu2+的高灵敏检测。该策略将目标诱导形成的血红素/G-四链体DNA酶串联体与酶催化沉淀技术相结合。首先，目标Cu2+特异性切割固定在传感器上的Cu2+依赖型DNA酶，在电极表面产生起始链；随后，起始链依次与发夹探针H1和H2发生无偏链置换反应，构建带缺口...
水体中重金属污染对水生、陆生生物及人类健康构成潜在风险，铜离子可来自工业排放及铜质管道腐蚀。本文报道一种基于固定化遗传改造酵母细胞的新铜离子生物传感器。该传感器将特定改造的酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 菌株包埋于藻酸盐微珠中，菌株基因组中 ADE2 被删除，ADE5,7 基因由铜诱导的 CUP1 启动子...
本文报道了一种基于 Cu2+ 依赖型连接 DNAzyme 诱导磁性纳米颗粒（MNP）组装的新型生物传感器，用于超灵敏检测铜离子。该传感器以 Fe3O4 磁性纳米颗粒为核磁共振成像（MRI）对比剂，表面通过 EDC/NHS 偶联固定互补 DNA 探针 S1′ 和 S2′；在 Cu2+ 存在下，连接 DNAzyme（E47、S1、S2）...
海洋生物荧光蛋白是开发生物传感器的潜在候选分子。本文从 Anemonia sulcata 中分离得到天然绿色荧光蛋白（wtAsGFP），并在大肠杆菌中克隆、表达和纯化其重组蛋白（rAsGFP）。作者系统研究了天然与重组 GFP 在 Cu2+、Cd2+、Pb2+ 和 Ni2+ 存在下的紫外-可见及荧光光谱行为。结果表明，两种蛋白对铜离...
本文报道一种基于随机纳米孔的铜离子检测方法。以多组氨酸肽 H10 作为螯合探针，利用其穿过 α-溶血素 (αHL) 纳米孔时产生的电流阻塞事件特征差异，区分游离探针与铜-探针螯合物。无 Cu2+ 时，H10 主要产生短寿命转位事件；加入 Cu2+ 后，组氨酸咪唑环与 Cu2+ 配位形成 Cu2+-H10 螯合物，其电荷状态和构象改变...
本文报道了一种无酶、无标记的荧光开启型生物传感器，用于铜(II)离子（Cu2+）的放大检测。该体系以Cu2+特异性DNAzyme为识别元件，在Cu2+存在下不可逆切割底物链，释放的目标DNA片段作为催化剂，触发两条辅助探针SP1和SP2在羧基化磁珠表面级联自组装，形成长双链DNA串联体。随后加入Sybr Green I（SG），其与...