循环 miRNA 因低丰度、短长度及家族成员间高序列相似性，其分析仍受限制。DNAzyme 与熵驱动催化（EDC）为无外源蛋白酶的核酸传感提供了工具，但现有设计中信号放大与分子计算常相互分离，放大信号难以转化为下游逻辑电路输入。为此，作者设计了别构调控 DNAzyme 平台，使 miRNA 传感与分子计算由兼容核酸模块构建。计算单元...
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...
具有稳定信号输出的纳米阵列（NA）已成为最有前景的光电化学生物传感基底。然而，单一组分半导体中界面载流子复合难以避免，导致光电流密度较低。本文开发了一种以银嵌入 TiO2−Ag2S 纳米结（TiO2−Ag−Ag2S）作为信号转换器的生物传感器，用于检测乳腺癌细胞高表达的跨膜糖蛋白 CD44。三元 Z 型异质结通过独特方案制备：磁控溅...
沃尔巴克氏体是约40%昆虫的内共生菌，但埃及伊蚊通常不含该菌。将 wAlbB 沃尔巴克氏体转入埃及伊蚊可使其丧失传播虫媒病毒的能力，因此释放感染蚊用于登革热等控制，并需现场监测感染状态。本文开发了基于 wsp 基因的环介导等温扩增（LAMP）方法，结合 DNA 链置换电化学生物传感器（BIOSENSOR）检测 wAlbB。LAMP ...
碱性磷酸酶（ALP）是多种疾病诊断和治疗的重要生物标志物和治疗靶点。现有 ALP 检测方法常存在步骤繁琐、试剂昂贵、灵敏度不足和样品消耗大等问题。本文报道一种用于简单、超灵敏检测 ALP 的单分子荧光生物传感器。在该方法中，ALP 催化检测探针去磷酸化，使其免受 λ 外切酶介导的消化；剩余检测探针通过 toehold 介导 DNA ...
本文建立了一种基于适配体-靶标识别与靶标触发信号放大策略的廉价、简便且高灵敏的电化学传感平台，用于蛋白质检测。由于适配体与靶标之间具有高亲和力，辅助DNA1（a1）可从a1-适配体双链中释放，并触发后续DNA回路。链置换和分支迁移反应使辅助DNA3（a3）释放，最终在电极表面形成大量a3-发夹DNA3双链结构。随后，铂纳米颗粒表面的...
环境监测污染物对生态和公共健康至关重要。本文报道一种基于别构转录因子及其配体对最小 DNA 信号放大与转导电路进行调节的模块化小分子生物传感方法。作者利用别构蛋白与限制性内切酶 HgaI 对同一 DNA 模板的竞争性结合，调控由 toehold 介导的链置换反应；当特定配体存在时，别构转录因子构象改变，使 HgaI 切割 DNA 模...
DNA链置换是一种无需酶的靶标杂交策略，可用于纳米生物传感。靶DNA通过置换预先杂交的金纳米颗粒（AuNP）标记链诱导链置换反应，被置换的AuNP标记链数量与样品中靶DNA量成正比。采用磁基因传感技术分离靶DNA，可实现单管检测，减少交叉污染和移液误差。本文以戊型肝炎病毒（HEV）DNA等价物为概念验证，HEV引起急性病毒性肝炎，目...
胶体纳米颗粒生物传感器能够利用颗粒上生物催化实现生物分子放大检测，是重要的传感工具。然而，此类同心放大器的开发与实际应用常受颗粒上生物识别的复杂界面因素影响，包括吸附、多价性、取向、协同性和结合阻碍等，导致性能难以预测和控制。作者提出，在纳米颗粒生物传感器中引入溶液内生物识别元件，可能更易于制备、预测、控制和实现稳定性能，同时使溶液...
针对小分子/生物活性分子检测中酶促反应和复杂纳米材料依赖的问题，本文利用血栓素适配体的高亲和识别能力和催化发夹组装（CHA）的无酶等温放大特性，建立了一种无标记、无酶的光学放大检测策略用于血栓素检测。为同时支持生物学探究与技术优化，作者引入热力学模型预测相互作用核酸链的最低自由能二级结构，并计算体系配分函数与复合物平衡浓度；随后对相...
本文报道了一种基于变构 DNA 趾介导调控 DNA 链置换的电化学生物传感器，用于 DNA 检测。调控 DNA（reg-DNA）先与底物 DNA（subs-DNA）反应形成反应中间体 CPR；目标 DNA（T）通过杂交结合中间体并引发分支迁移，生成底物 DNA 与目标 DNA 复合物 TC；TC 再通过趾交换机制与辅助 DNA（as...
本文提出一种通用的蛋白转化与分析策略，用于均相、无标记且灵敏的蛋白检测。该策略基于亲和结合诱导的 Hg2+ 释放实现蛋白识别事件的转化，并利用 Hg2+ 掺杂诱导 ZnSe 量子点（QD）光致发光进行信号读出。作者设计了两个 DNA motif，分别连接蛋白特异性识别配体；Hg2+ 先通过 T-Hg2+-T 相互作用引入其中一个 m...
本文开发了一种基于高效汞离子（Hg2+）转化策略和滚环扩增（RCA）的电化学传感系统，用于 Hg2+ 超灵敏检测。该转化策略基于 Hg2+ 特异性识别的胸腺嘧啶-Hg2+-胸腺嘧啶（T-Hg2+-T）诱导 DNA 链置换。首先，以金纳米粒子包覆的聚苯乙烯磁性微球（Au@PSC）作为磁性分离载体，表面标记富含胸腺嘧啶的单链 DNA D...
血管内皮生长因子（VEGF）是肿瘤血管生成的重要生物标志物。本文报道了一种基于DNA组装结构切换与等温扩增的适配体荧光生物传感器，用于检测VEGF165。该策略由等温扩增模板、适配体、引物和保护链组成DNA组装。无靶标时，适配体维持组装结构，阻止引物与模板杂交，等温扩增不能进行；当VEGF165存在时，适配体与靶标结合并从组装中释放...
单核苷酸多态性（SNP）是多种人类疾病的遗传标志，高特异、高灵敏的 SNP 检测对个性化医疗至关重要。现有 DNA 测序与 SNP 检测多依赖酶法或荧光标记，流程耗时、成本高且需实验室设备；已报道的电学电荷型 SNP 检测器特异性和准确性不足。本文提出在石墨烯场效应晶体管（graphene FET）上构建基于 DNA 链置换的双链探...
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...
本文报道了一种基于免疫反应诱导DNA链置换和T7外切酶（T7 Exo）辅助蛋白循环酶放大的高效蛋白转化策略，用于超灵敏电化学检测胱抑素C（Cystatin C）。以Au@Fe3O4为磁性分离载体，表面固定抗体1偶联DNA1（DNA1-Ab1）和T7 Exo底物DNA3；DNA3预先与输出链S1杂交形成S1/DNA3双链。抗体2偶联竞...
DNA链置换技术在DNA片段传感与编程中表现良好。本文构建基于DNA链置换的DNA分子系统，用于执行逻辑门计算。作者设计了一类“DNA神经元”，借鉴生物神经元以脉冲累积方式编码信息，利用DNA分子编码并传递信息。该DNA神经元具有双稳态，能够以DNA分子作为输入信号进行感知，并释放“负”或“正”信号DNA分子。通过级联特定组织的DN...
无标记核酸检测可避免传统荧光标记带来的昂贵修饰步骤，并借助高灵敏度换能器实现低浓度检测。然而，表面分子识别限制了生物传感器的灵敏度、特异性和可重复使用性。为此，作者将DNA链置换电路与微米级回音壁模式（WGM）微球生物传感器集成，提出一种新型无标记核酸传感方法。该集成传感器利用链置换电路的催化行为，使每个靶标分子触发多次表面质量卸载...
单纳米孔因可用于生物传感而受到关注。传统方法通常测量分析物穿过纳米孔时引起的瞬态离子电流阻断，但此类事件持续时间短，需要复杂且昂贵的设备，不利于常规检测。本文提出一种基于氮化硅膜中单个纳米孔的新型生物传感概念：利用两种锚定连接的DNA分子在孔内形成跨孔杂交体，实现对离子电流的稳定阻断；当分子识别事件改变DNA杂交体结构时，孔道打开并...