等温核酸扩增策略与纳米技术结合已用于高级生物传感、材料设计和生物医学应用，但将不同纳米尺度的现象与材料合并以同时利用其优势仍具挑战。本文系统展示了将铽配合物（约2 nm）、Förster共振能量转移（FRET，约5 nm）、量子点（QDs，约20 nm）和滚环扩增（RCA，约250 nm）整合到单一 microRNA 生物传感器时遇...
Tau蛋白可形成自复制聚集体（种子），可能驱动阿尔茨海默病（AD）及相关tau病病理进展。利用表达携带疾病相关突变P301S的tau重复域并融合互补荧光蛋白的“生物传感器”细胞，可通过荧光共振能量转移（FRET）阳性细胞比例，以细胞成像或流式细胞术量化重组蛋白及脑匀浆中的种子活性。此前多项研究报道生前脑脊液（CSF）中存在tau种子...
越来越多的证据表明，许多关键胞内信号事件被区室化于动力学不同的细胞微区室中。遗传编码荧光生物传感器是解析区室化信号的强大工具，但现有方法通常依赖目标蛋白融合与过表达，可能干扰天然信号通路。本文提出一类名为 FluoSTEPs（靶向内源蛋白的荧光传感器）的新型生物传感器，将自互补分裂绿色荧光蛋白、CRISPR 介导的基因敲入和荧光共振...
所有生物过程均由生化通路的协同作用产生，有限分子如何产生功能多样性仍是核心问题。空间区室化——生化活性围绕细胞内离散空间域组织——近40年前提出，已成为理解通路特异性的基础。然而，直接研究空间区室化及其机制近20年才因遗传编码荧光生物传感器等技术成为可能。这些工具可在天然生物环境中实时可视化动态生化过程，是探测空间调控的关键。本文综...
本研究开发了一种灵敏、特异且定量的肽基纳米探针原型检测方法，用于快速简便地检测军团菌科。以军团菌属培养上清中的蛋白酶作为生物标志物，通过荧光共振能量转移（FRET）二肽底物库筛选出可被军团菌蛋白酶特异性切割的荧光肽底物；蛋白酶切割二肽底物后荧光强度显著升高。将特异性底物与羧基末端纳米磁性颗粒（NMPs）偶联，并在C端连接半胱氨酸残基...
膀胱癌是泌尿生殖系统癌症患者死亡的主要原因之一，透明质酸酶（HAase）在膀胱癌中水平升高，可作为早期诊断的重要生物标志物。本文报道了一种在生理条件下用于检测 HAase 的简单、灵敏的比率荧光生物传感器。该体系由带负电荷的透明质酸（HA）作为支架和酶切底物，阳离子碳点（CQDs）作为 FRET 供体，正电荷萘酰亚胺探针作为 FRE...
3′,5′-环腺苷酸单磷酸（cAMP）是广泛存在的第二信使，在心脏功能与疾病中发挥关键作用。成年小鼠心室肌细胞（AMVMs）中存在多个功能相关的膜微域，其cAMP信号被严格区室化。至少有两类微域位于AMVM质膜：一类与富含caveolin的脂筏相关，另一类位于非脂筏肌膜，二者具有不同的cAMP动态，并受不同受体和磷酸二酯酶（PDE）...
直接靶向下游丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路以抑制 KRAS 和 BRAF 突变结直肠癌（CRC）中细胞外调节蛋白激酶（ERK）激活，在临床上未能成功；而联合表皮生长因子受体（EGFR）抑制的治疗策略则显示出较好前景。为阐明肿瘤中 EGF 信号与 ERK 激活之间的相互作用，作者利用来自 KRAS 和 BRAF 突变 CRC 的患...
本研究构建了一种基于卟啉基共价有机框架（p-COF）和碳点（CDs）的荧光适配体传感器，用于检测血管内皮生长因子165（VEGF165）并对乳腺癌细胞系MCF-7进行成像。通过柠檬酸和尿素热解制备的CDs具有约380 nm的强光致发光，作为荧光供体标记VEGF165靶向适配体，形成AptVEGF/CDs复合物。p-COF由TAPP和...
本研究合成并研究了一种含四苯乙烯（TPE）单元与螺吡喃（SP）单元共价连接的新型聚集诱导发光（AIE）结构，并在含水90%的半水溶液中考察其性能。经紫外光照射后，无发射的闭式 SP 单元可转变为红发射的开式花青（MC）单元，与 TPE 单元共同构成双荧光团传感器，用于检测铅(II)离子。TPE 作为能量供体，在 480 nm 处产生...
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）、...
微管结合蛋白 tau 在阿尔茨海默病及其他 tau 病中起关键作用。tau 病进展可能通过 tau 种子经突触间传播实现，外泌体作为晚期内体来源的分泌性纳米囊泡可能参与该过程。作者此前发现 rTg4510 tau 转基因小鼠脑来源外泌体可包裹 tau 种子，并在受体细胞中诱导 tau 聚集。本研究揭示，内化后外泌体中的 tau 种子...
G蛋白偶联受体（GPCR）在质膜上被胞外信号激活，随后内化并脱敏；但部分GPCR内化后仍保持活性。以β2肾上腺素能受体2（B2AR）为例，其内体运输过程可持续数小时，然而该过程中B2AR活性的时空特征尚未阐明。本研究利用基于荧光共振能量转移（FRET）的B2AR生物传感器，以及靶向不同内体运输阶段的cAMP报告蛋白，在单个囊泡水平实...
多巴胺是重要神经递质。2018年报道了一种高亲和力多巴胺DNA适配体，但其结合与折叠机制尚不清楚，制约传感器设计。本文采用无标记等温滴定量热（ITC）系统研究该适配体二级结构，将其分为四个区域并逐一检验，确认两个茎区，第三茎区实际为环的一部分。截短实验显示，原始适配体在25°C的Kd为2.2±0.3 μM；缩短1或2个碱基对后Kd分...
偶氮染料是纺织、食品、制药和化妆品等行业广泛使用的合成染料，约占染料消费量的70%，其残留及代谢产物可能危害环境和健康。本文开发了一种基于量子点（QDs）与偶氮还原酶（azoreductase）的荧光混合纳米生物传感器，用于水溶液中甲基红（MR）的检测。该体系利用 CdSe/ZnS 量子点作为荧光供体，MR 作为 FRET 受体猝灭...
细胞外生物分子梯度在组织发育、再生以及健康与疾病过程中日益受到重视，而细胞外钙离子浓度动态却很少被研究。本文报道了一种基于 Twitch-2B 荧光蛋白融合纤维素结合肽和胶原结合肽的低亲和力钙离子生物传感器。这些重组嵌合蛋白可结合纤维素和胶原支架，从而在活体三维组织模型中实现细胞邻近区域细胞外钙离子的支架基传感。研究发现，Twitc...
合成受体是工程化哺乳动物细胞装置的强大工具。这些生物传感器使细胞治疗能够执行复杂任务，例如在感知生理线索时调控治疗基因表达。尽管目前存在多种合成受体系统，但受体性能的许多方面仍理解不足。通常，了解受体设计选择如何影响性能特征是有用的。本研究考察了模块化胞外传感器架构（MESA），系统评估了此前未评估的设计选择，获得了显著改进的受体。...
血管内皮细胞（ECs）能感知血流剪切应力，但其机械转导机制仍不清楚。作者此前证明线粒体在剪切应力嘌呤能信号中起直接作用：剪切增加线粒体三磷酸腺苷（ATP）产生，触发 ATP 释放和钙信号。本研究显示，剪切应力可快速降低质膜胆固醇，从而激活线粒体 ATP 产生。利用 domain 4（D4）突变体胆固醇生物传感器成像发现，培养内皮细胞...
DNA的机械特性使其能够成为许多纳米技术应用中的结构元件和传感元件。虽然特异性碱基配对相互作用和二级结构形成是设计DNA纳米器件和生物传感器中最广泛利用的机制，但DNA固有的机械刚性和柔性常被忽视。本文讨论双链DNA刚性的生物化学和生物物理起源，以及盐、温度、序列和小分子等环境和内在因素如何影响它。随后，本文批判性地审视DNA弯曲刚...
生物传感器是响应外部刺激的小型智能器件，已广泛用于临床诊断、健康管理和环境监测等领域，但目前仍迫切需要制备高灵敏、高稳定、高可靠的传感器。DNA折纸技术不仅能构建任意二维/三维形状，还能精确调控不同功能分子的排布。对DNA折纸纳米结构进行功能化，可弥补传统DNA生物传感器的不足。本文主要依据不同信号输出策略，综述基于DNA折纸纳米结...