尿路感染（UTI）是最常见的感染性疾病之一，亟需快速诊断以及时干预。尿液分子可反映宿主细胞对病原感染的应答，可作为UTI诊断标志物，但在一锅法中实现尿液标志物的灵敏多重检测仍具挑战。本文开发了一种基于变构DNAzyme的生物传感器SMART（用于UTI诊断的ATP与miRNA灵敏多重检测）。多个传感模块被整合到一条化学计量精确、热力...
微生物必须响应环境变化，分析其在动态扰动下功能（如比生长速率或产物得率）的稳健性对实验室和工业均很重要。近期已开发可在 96 孔板中跨条件、时间窗和群体评估多种功能稳健性的定量方法，但微孔板中环境变化缓慢且不确定。动态微流控单细胞培养（dMSCC）可精确维持和操控微环境，并通过活细胞成像追踪单细胞。本研究将 dMSCC 与稳健性定量...
含光活性细菌视紫红质的均匀取向紫膜（PM）单层已被用作灵敏的光电换能器，用于定量检测有色蛋白和微生物。本研究将其拓展至小分子检测，以三磷酸腺苷（ATP）为例。采用反向检测策略，结合金纳米粒子（AuNP）标记与特异性DNA链置换：先将ATP特异性核酸适配体共价连接于PM单层修饰电极，再与部分互补的AuNP标记核酸链杂交，显著抑制PM产...
本研究开发了一种基于稳定且可重复的金纳米粒子/聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)（AuNP/PS-b-P2VP）纳米复合物的生物传感器，用于直接检测人免疫球蛋白G（IgG）和三磷酸腺苷（ATP）。基底经羧酸基团功能化，以共价固定抗IgG和抗ATP抗体，实现IgG和ATP（1–150 µg/mL）的检测。SEM显示17±2 nm的Au...
单活细胞内ATP的原位定量检测对理解生理与病理过程具有重要意义。由于ATP无电活性且含量低，常规电极难以用于单细胞分析。本文构建了一种基于两亲性适配体辅助碳纳米纤维纳米电极（aptCFNE）的电化学纳米生物传感器，具有高信噪比。纳米电极尖端直径约400 nm、电流低至60 pA，对活细胞无损伤。两亲性适配体生物相容性好，可稳定修饰于...
作为能量供应者，ATP在多种生命活动中发挥重要作用，亟需发展有效的ATP检测手段。然而，传统传感器面临严重的非特异性吸附问题。本文设计了一种基于Y-DNA支架与聚苯胺水凝胶互穿网络的抗污电化学生物传感器，用于ATP检测。聚苯胺水凝胶有利于电子和离子传输；ATP适配体交联的Y-DNA结构在聚苯胺水凝胶中实现信号放大；超亲水纤维素纳米晶...
腺苷三磷酸（ATP）在多种生物过程中发挥重要作用，其水平常被用于研究和评估生物体的生理状态。基于适配体的生物传感器因机制灵活、灵敏度高且生物相容性好而被广泛用于ATP检测，但现有ATP适配体难以有效区分ATP与二磷酸腺苷（ADP）和单磷酸腺苷（AMP）。本研究通过磁珠法SELEX筛选出一种ATP特异性适配体，并结合氧化石墨烯（GO）...
频繁校准电化学生物传感器（ECB）以获得可接受准确度对用户而言繁琐，免校准操作有望推动其真实世界商业化应用。本文构建了温度交替电化学适配体生物传感器（TAEAB），在快速交替的界面温度（5 和 30 °C）下产生“增强响应与近似无响应”状态。两个温度下采集的峰电流比值可克服传感器间制备差异，因其重现性好而无需使用前校准。作者展示了 ...
本文首次将CRISPR/Cas系统引入无固定化电化学传感平台，用于高灵敏、高特异检测疾病相关核酸和小分子。该策略采用模块化滚环扩增（RCA）将靶标识别事件转化为通用触发DNA链，并以此激活CRISPR/Cas12a的脱氧核糖核酸酶活性，实现进一步信号放大。靶标激活的阻断探针被切割后，亚甲基蓝标记的报告探针可被还原氧化石墨烯修饰电极捕...
本文提出一种通过邻近效应调控核酸聚合的方法，并基于邻近诱导指数扩增反应（EXPAR）构建了超灵敏生物传感器，用于蛋白质（链霉亲和素）和小分子（三磷酸腺苷）的邻近检测。该策略通过改变 DNA 探针的结合位点即可检测多种目标。作者首先利用发夹 DNA 模拟探针–目标复合物，优化引物与模板间互补碱基数，使体系处于亚稳态，仅在目标诱导邻近组...
新兴纳米管工具在高级单细胞分析中展现巨大潜力，从基础细胞生物学到生物医学诊断均发挥重要作用。对于精确和多次测量，高可回收、易快速再生的纳米管尤为关键。然而，现有回收策略通常存在操作复杂和效率有限的问题。光以非接触方式作用，应是解决该问题的理想外部刺激。本文提出一种光控纳米管，可在单细胞水平探测细胞三磷酸腺苷（ATP）梯度，具有良好灵...
本研究针对具有生物分子传感潜力的阳离子噻吩低聚物 N,N,N-三甲基-3-(4-甲基噻吩-3-基氧基)丙烷-1-铵，生成了与其分子动力学模拟兼容的 CHARMM 力场参数。作者采用 VMD 中的 ffTK 插件，并结合 Gaussian09 量子化学计算，确定 Lennard-Jones 参数、部分电荷、键、角和二面体参数。随后，对...
本文以作者个人经历回顾在 Geoff Burnstock 启发下开发腺苷和 ATP 生物传感器，用于实时测量中枢神经系统功能中的嘌呤释放。最初为理解蛙胚胎脊髓运动模式生成中 ATP 与腺苷的相反调节作用，作者构建含腺苷脱氨酶、嘌呤核苷磷酸化酶和黄嘌呤氧化酶的酶促微透析电极，将腺苷经次黄嘌呤、黄嘌呤转化为尿酸并产生 H2O2，再以电化...
三磷酸腺苷（ATP）是代谢中主要的自由能载体。在酿酒酵母中，转入富葡萄糖条件会引起 ATP 水平的动态变化，但单细胞层面这些动态的异质性尚不清楚；同时胞内 pH 也会变化，并影响基于荧光的单细胞生物传感器读数。为可靠测量单个酵母细胞中的 ATP 变化，作者开发了 yAT1.03，即 AT1.03 ATP 生物传感器的改进版本，使其对...
纳米孔技术因在小分子传感、蛋白质折叠测量以及低成本DNA/RNA测序中的独特能力而受到关注。大肠杆菌外膜蛋白G（OmpG）具有单多肽链结构，是替代其他蛋白纳米孔的优良候选，但其胞外环的柔性限制了传统生物传感应用。本研究在OmpG第6环内及附近删除多个残基，构建ΔL6-ΔD215突变体。核磁共振（NMR）结构分析表明，与野生型相比，新...
生物传感器的实用价值取决于能否获得具有合适识别特性的荧光修饰受体。给定受体上连接荧光团的多样性是获得可用荧光传感器的关键，但迄今缺乏高效构建多样化荧光修饰受体库的方法。本文报道了一种利用含硫醇反应基团的合成荧光团化学库构建荧光修饰受体的方法。作者将含氯乙酰基的多样性导向荧光团库（DOFL）经碘乙酰化后，与 N 端半胱氨酸修饰的 Re...
本文报道了一种基于表面等离子体场增强荧光（PEF）的可逆分裂适配体生物传感器，用于异相检测中低亲和力分裂适配体配体的读出。弱亲和力配体可与目标分析物可逆结合，有利于连续监测，而高亲和力配体通常需再生步骤。荧光传感器中使用低亲和力配体可避免再生，但目标特异性捕获产生的光学响应弱且常被强背景掩盖。作者将荧光标记与表面等离子体的局域场耦合...
本文报道了一种基于适配体发夹探针和未修饰金纳米颗粒（AuNPs）的简单、灵敏比色适配体传感器，用于快速检测腺苷三磷酸（ATP）。该发夹探针在抗ATP适配体的5'端额外引入5个核苷酸，使其与适配体3'端互补，形成发夹结构。无ATP时，发夹探针呈刚性，磷酸骨架暴露，与带负电AuNPs之间排斥作用强，不能阻止NaCl诱导的AuNP聚集，溶...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的遗传编码生物传感器是活细胞成像的重要工具。作者团队此前开发了名为 ATeam 的 FRET 型 ATP 指示剂，用于在单个活细胞内可视化 ATP 水平，并进一步实现线粒体基质中 ATP 的实时监测。ATeam 由供体荧光蛋白、ATP 感应域和受体荧光蛋白组成，ATP 结合诱导感应域构象...
本文提出两种基于适配体 DNA 模板银纳米团簇（Ag NCs）的通用且可靠的荧光传感器。两种 DNA-Ag NCs 均可用于无标记检测三磷酸腺苷（ATP），检出限分别为 0.44 mM 和 0.65 mM。其中一种体系进一步用于监测腺苷脱氨酶（ADA）活性。为阐明“点亮”机制，作者研究了由不同 DNA 序列制备的六种 Ag NCs，...