过去几年，DNA折纸技术凭借DNA分子无可比拟的自组装能力取得显著进展。作为高度可编程、可寻址且生物相容的纳米材料，DNA折纸已在细胞支架构建、抗菌药物递送和超分子酶组装等生物医学领域得到广泛应用。为拓展其应用场景，研究者开发了能够主动识别并定量报告靶标的DNA折纸结构。光学DNA折纸生物传感器因使用快速、灵敏且易于实施而具有前景，...
丙型肝炎病毒（HCV）是常见血源性感染，可导致肝硬化和肝细胞癌，但缺乏疫苗，早期诊断对阻断传播和临床管理至关重要。现有 RT-PCR 等分子诊断方法灵敏度高，但依赖昂贵设备和专业人员，限制资源有限地区应用。本研究开发了一种用于 HCV RNA 即时检测的电化学生物传感器。该传感器基于 DNA 链置换原理：目标 RNA 从磁性纳米颗粒...
多种电化学（EC）生物传感器在疾病诊断中发挥关键作用。近年来，基于DNA的电化学传感器因可检测多种分析物而成为有前景的方法。由于这些传感器大多依赖DNA杂交的高特异性实现分析物结合或结构调控，理解电极表面杂交动力学至关重要。本研究采用亚甲基蓝标记DNA（MB-DNA）链，通过方波伏安法（SWV）监测电极表面DNA杂交动力学。通过改变...
尿酸（UA）是人体内嘌呤代谢的终产物，也是多种疾病的重要生物标志物。此前为检测尿酸而筛选出一种尿酸结合适配体，但该适配体需要多个Mg2+离子才能结合；其有效结合需在约100 mM Mg2+下实现，而在生理条件下结合明显减弱。本研究采用交替更换Na+/Mg2+缓冲液的“盐切换”捕获筛选策略，经12轮筛选获得新的尿酸结合适配体SSV12...
生物传感器用于疾病检测是医学的重要组成部分，但现有传感器疗效差且热不稳定，导致每年仍有大量患者误诊。本文以辣根过氧化物酶（HRP）为模型，提出一种仿生矿化策略，以优化生物传感器的热稳定性和活性。Fe-MOF矿化在HRP外形成盔甲结构，保护其免受高温失活；仿生矿化HRP@Fe-MOF还可双催化TMB/H2O2显色体系实现显色。由于热稳...
本文报道了一种基于双链DNA支架的灵活、易用且可控的电化学生物传感平台。该平台利用含bulge区的双链DNA探针，将巯基锚定链、二茂铁氧化还原报告基团和蛋白识别元件整合于单一界面，可实现对目标蛋白的单步分析。通过不同操作模式，平台可呈现一种signal-off和两种signal-on信号输出行为：蛋白结合直接抑制二茂铁电子转移；引入...
循环肿瘤DNA（ctDNA）是癌症诊断中一种强效且可行的无创生物标志物。晚期患者血液中ctDNA丰度显著高于早期患者。ctDNA来源于血液中的肿瘤细胞，携带肿瘤特异性遗传与表观遗传异常，是液体活检的重要标志物；但由于其在生物流体中丰度低、半衰期短，需要快速、简便且灵敏的检测方法。本文通过智能设计DNA探针并循环激活被阻断的DNAzy...
本文开发了一种由链置换驱动的三维（3D）小分子行走纳米机器，用于构建新型开关型电化学发光（ECL）生物传感器，实现三磷酸腺苷（ATP）的超灵敏检测。以往报道的行走纳米机器多限于DNA行走体，而该3D行走纳米机器以小分子ATP为行走体。首先，将TiO2和银纳米粒子（Ag NPs）功能化的N-(4-氨基丁基)-N-(乙基异鲁米诺)（Ag...
DNA walker作为智能人工DNA纳米机器，可作为高效核酸扩增工具用于提高生物传感器灵敏度，但局部底物耗尽导致的提前释放或“熄火”使其行走效率不足。本文设计了一种由目标物启动的催化发夹组装（CHA）形成的三足DNA walker，其可在电极表面DNA双链轨道上由toehold介导DNA链置换（TMSD）驱动移动，用于电化学信号的...
本文提出一种燃料链驱动的自驱动DNA机器，用于无酶、超灵敏的电化学核酸检测。该策略基于燃料链驱动的靶标循环与连续邻近链间置换，实现显著信号放大。三链双链DNA（TSD）探针固定于电极表面，通过燃料链驱动的链置换电路识别靶DNA，并伴随靶标循环和燃料链结合到电极，用于信号放大与读出。结合到电极的燃料链含有突出尾部序列，可作为靶标类似物...
DNA甲基化是调控人类基因表达的主要表观遗传机制，其谱分析为健康与疾病提供关键信息。现有方法通常需对碱基进行化学修饰后再测序，成本高且耗时。本文报道一种基于电生物传感器的直接、快速DNA甲基化检测方法。器件由集成在石墨烯场效应晶体管（GFET）上的DNA镊子探针（DTP）构成，可实现无标记、高灵敏且特异的甲基化谱分析。作者以胶质母细...
特异性寡核苷酸序列检测是众多应用的核心，亟需适用于即时诊断或终端用户的检测技术。本文报道了一种基于生物发光读出和智能手机量化的检测技术。该传感器是一种半合成荧光素酶（H-Luc-PNA 偶联物），可被链置换反应开启。作者以三种不同的 microRNA（miR）作为代表性癌症生物标志物，验证了该传感器对 miR 序列的检测能力，并展示...
当前小非编码RNA传感器设计面临选择性瓶颈：传感器尺寸小，且内源核酸中可能存在大量序列相似物。许多核酸传感器依赖暴露的toehold区，使分析物结合并启动竞争性链置换；但toehold未受保护，少数碱基差异的寡核苷酸也可结合并产生假信号。为提升选择性，本研究系统考察了toehold位置对miR-146a-5p荧光生物传感器敏感性和选...
氨基酰-tRNA合成酶复合体相互作用多功能蛋白2（AIMP2）外显子2缺失（DE2）是一种与卵巢癌、肺癌等多种癌症相关的遗传缺失，可作为疾病诊断的癌症指标。本文开发了一种基于目标DNA存在下拆分G-四链体形成并结合链置换的无标记检测方法，用于灵敏、选择性检测AIMP2外显子2缺失。与基因序列分析和毛细管电泳相比，该方法操作简便、成本...
上皮细胞黏附分子（EpCAM）在肿瘤发生和发展中发挥重要作用，是癌症诊断、预后和治疗的重要肿瘤信号分子。本文开发了一种无酶、高灵敏荧光生物传感器，将基于适配体的 EpCAM 识别与 toehold 辅助 DNA 循环放大策略相结合，用于 EpCAM 的灵敏、特异性荧光检测。由于 EpCAM 与相应适配体之间高度特异性结合，在 EpC...
能够结合目标后发生结构转换的适配体生物传感器为分子检测提供了有力策略。然而，将适配体改造为结构转换生物传感器的过程具有挑战性，常依赖试错，且缺乏成熟设计原则。本文作为传感器专题综述，系统考察了将结构转换功能引入现有适配体的多种设计策略，包括适配体信标、分裂适配体传感器和链置换传感器，并通过热力学分析突出影响其性能的关键变量。文章还介...
具有单核苷酸分辨能力的电子 DNA 生物传感器对个性化医疗具有重要意义。现有 DNA 生物传感器，尤其是单核苷酸多态性（SNP）检测系统，灵敏度和特异性不足，且缺乏实时无线数据传输能力。本文报道了一种基于 DNA 纳米镊子与石墨烯场效应晶体管（FET）的无标记 SNP 检测平台，并实现了检测信号的无线传输。通过观察石墨烯 FET 的...
本文提出对一种用于短非编码 RNA 检测的核酸生物传感器进行结构改造与化学修饰，以解决复杂生物基质中 RNA 分析面临的非特异结合和内源核酸酶降解问题。该传感器由 Reporter 和 Probe 两条部分互补核酸链组成，通过链置换与 FRET 荧光增强机制检测目标 RNA。研究在 Probe 3'端引入 DNA 茎区，提高 Rep...
近年来，逻辑纳米器件在分子诊断中受到关注。本文构建了一种基于DNA多米诺的纳米尺度逻辑电路，通过串联AND-AND-YES三个逻辑门实现多种核酸生物标志物的同时分析。在第一AND门中，含四个生物标志物的嵌合靶DNA经5′端与三个标志物特异性寡核苷酸TR杂交，并与捕获探针修饰的磁性微球结合；随后TR的3′悬垂区与三种单层双链DNA-金...
本文报道了一种用于二价汞离子（Hg2+）检测的新型便捷生物传感器。该传感器基于趾介导链置换等温无酶扩增（EFA）技术和以 Sybr Green I（SG）与氧化石墨烯（GO）构成的无标记荧光平台。辅助 DNA 通过 T-Hg2+-T 配位识别 Hg2+，并触发发夹探针 H1 与 H2 的循环链置换，从而放大产生大量 H1-H2 双链...