荧光寿命成像（FLIM）是一种定量且与荧光强度无关的显微方法，可用于测量细胞生物学中多种生物化学和物理性质，尤其适合通过 Förster 共振能量转移（FRET）量化细胞内蛋白-蛋白相互作用。然而，时间域 FLIM-FRET 测量动态相互作用具有挑战性，因为需要从活细胞荧光团常见的复杂衰减动力学中获得可靠参数，且要求良好的光子统计。...
ATP是细胞能量代谢的核心代谢物，也是细胞内信号分子，其浓度变化与细胞功能、活力和命运密切相关。本文介绍两种基于遗传编码生物传感器的活细胞ATP检测方法：萤火虫荧光素酶生物发光法和ATeam FRET荧光生物传感器。前者利用线粒体靶向萤火虫荧光素酶（mtLuc）在细胞内催化荧光素（luciferin）、ATP和O2反应，生成激发态o...
碳酸氢根在细胞呼吸和pH稳态中起核心作用，但以往活细胞内碳酸氢根浓度变化只能通过胞内pH变化间接测量。本文报道了一种遗传编码、pH无关、基于荧光的单次使用细胞传感测试系统，用于监测活细胞内碳酸氢根浓度变化。该系统由截短可溶性腺苷酸环化酶sACtr和cAMP FRET报告蛋白CEPAC组成：碳酸氢根激活sACtr后催化cAMP合成，c...
本文报道了一种基于荧光共振能量转移（FRET）策略的选择性、高灵敏荧光生物传感器，用于检测 microRNA-167。该体系由碳点（CDs）标记的探针 DNA（pDNA）作为荧光供体，聚多巴胺（PDA）包覆的四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4@PDA NPs）作为荧光受体。由于 pDNA 与 PDA 之间的强 π 相互作用，CDs-pD...
作为非抗体支架，基于纤连蛋白III型结构域（FN3）的单域蛋白（monobody）克服了抗体的尺寸与复杂性，同时保留类似互补决定区的结合环。然而，抗体及其衍生物仍是新药设计的金标准。为此，临床阶段的FN3治疗蛋白开始利用纤连蛋白天然功能作为差异化方向。单体单域蛋白小而结构简洁，可提高组织分布并缩短半衰期；不含二硫键则增强胞内还原环境...
脂肪酶是一类重要的脂质水解酶，在细胞生物学、消化、食品与生物燃料制备及药物开发中具有重要作用，因此需要灵敏、特异且可定量监测其活性的生物传感器。本文报道了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的量子点（QD）脂肪酶生物传感器。该传感器由定制合成的肽酯底物构成，一端为肽段，另一端为染料受体；通过肽段末端六组氨酸基序与发光半...
微小RNA（miRNA）在基因表达和细胞功能调控中发挥关键作用，其可靠检测对临床诊断与治疗具有重要意义。本文设计了一种结构可转换的单链DNA开关，并构建了新型开关转换型比值荧光生物传感器（SCRF biosensor），用于高灵敏度miRNA检测。该DNA开关具有茎环结构，并在特定位点修饰两个荧光基团Cy3和Cy5以及一个淬灭剂。通...
病原菌快速检测对公共卫生和现场应急具有重要意义。本文首次报道了一种用于单步检测大肠杆菌O157:H7的‘管中实验室’生物传感器。该平台基于Förster共振能量转移（FRET）机制，以牛血清白蛋白-金纳米簇（BSA-AuNCs）为荧光供体/信号报告物，以抗大肠杆菌抗体修饰的金纳米粒子（Ab-AuNPs）为猝灭受体。传感器由聚丙烯微管...
环二鸟苷酸（c-di-GMP）是细菌中重要的第二信使，调控细菌从运动态向定着态转变，并参与细胞分裂、胞外多糖合成和生物膜形成等过程。由于 c-di-GMP 水平决定细菌表型，其合成与水解受到多重机制严格调控；干扰其稳态会影响细菌生长与存活。现有 c-di-GMP 浓度测定方法大多缺乏单细胞分辨率，无法反映胞内 c-di-GMP 的异...
甲状旁腺激素（PTH）分泌过多会扰乱钙磷代谢，促进骨、肾、消化和神经系统疾病；由于PTH半衰期短，临床检测困难。本文探索了一种基于双色碲化镉量子点（CdTe QDs）Förster共振能量转移（FRET）的竞争免疫荧光传感模式，用于甲状旁腺激素1–84（PTH 1–84）抗原的比率荧光检测。绿色CdTe QDs偶联PTH 1–84抗...
我们此前报道，siRNA 瞬时敲低 ATP 合酶抑制因子 1（IF1）可提高模型胰腺 β 细胞 INS-1E 的 ATP 水平并增强胰岛素分泌。本研究考察长期过表达天然 IF1 对胰腺 β 细胞生物能量代谢和胰岛素分泌的影响。我们构建了稳定过表达天然 IF1 的 INS-1E 细胞系，发现 IF1 过表达导致 ATP 水平显著下降，...
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...
多数真核细胞通过氧化磷酸化系统（OXPHOS）产生三磷酸腺苷（ATP）以支持细胞活动。我们在培养细胞实验中鉴定缺氧诱导蛋白 G0/G1 转换基因 2（G0s2）为 OXPHOS 的正向调节因子，并证明 G0s2 可保护培养心肌细胞免受缺氧损伤。本研究通过构建斑马鱼 g0s2 功能缺失与功能获得模型，考察 G0s2 在体内对缺氧的保护...
基因编码荧光蛋白激酶生物传感器是阐明激酶组的核心工具。其适应性和多功能性使研究者能够在活细胞和完整生物体中实时观察激酶活性的时空动态。本综述系统介绍了多种激酶生物传感器类型及其在复杂生物系统中的新兴应用，重点讨论神经元系统和整体动物环境中使用的激酶活性报告器。文章概述了基于FRET的激酶活性报告器设计，包括供体-受体荧光蛋白对、激酶...
磷脂酰肌醇是一类调控多种细胞过程的关键脂质。磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）是最重要的质膜磷脂酰肌醇，参与多种信号与膜动态过程，也是磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（PIP3）的前体；PIP3对生长因子信号、膜极化和膜动态至关重要。由于这些脂质具有区室化活性和位置依赖的信号特征，研究其动态仍具挑战。本文报道了多种新型遗传编码荧光生物...
本研究设计了一种基于氧化石墨烯（GO）和石墨烯量子点（GQD）的荧光免疫传感器，用于食品样品中全细胞空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni，C. jejuni）的检测。该传感器利用偶联于GQD表面的多克隆抗体与C. jejuni细胞膜表面蛋白发生特异性结合。当存在目标菌时，GQD-抗体探针与细菌结合后，GQD与GO之间...
在纳米尺度上对功能物质进行空间间隔和定位对其应用至关重要，尤其对于因聚集导致发射猝灭的荧光探针。本文提出一种基于纤维素纳米晶体（CNC）的 DNA 荧光探针分层间隔策略，用于离子检测。首先将富 T 序列 DNA 荧光探针通过羧基-氨基偶联反应定位在棒状 CNC 表面，利用 CNC 表面接枝位点之间的长距离实现一级间隔；随后在 CNC...
本研究采用微乳液法制备自组装量子点（QD）微结构。将含稳定剂的聚合物溶液与量子点水溶液混合，经振荡形成反相微乳液，再旋涂于固体基底并蒸发，一步得到有序多孔膜，同时使量子点自组装进入孔洞形成微结构。该方法操作简便、成本低，可适用于多种水溶性量子点，并保持其光学与生物特性。以绿色荧光抗BSA抗体偶联量子点（IgG-QDs）和红色荧光BS...
DNA胞嘧啶甲基化由甲基转移酶催化，参与基因表达调控；异常甲基化模式与甲基转移酶活性可作为癌症早期诊断靶标。本研究建立了一种基于FAM标记DNA与金纳米粒子（AuNPs）荧光共振能量转移（FRET）猝灭-恢复的简便检测方法，用于灵敏检测M.SssI甲基转移酶（M.SssI MTase）活性和甲基化DNA。硫醇修饰探针与AuNPs结合...
本研究设计了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的比率型纳米探针 CdS/ZnS-FB，用于过氧化氢（H2O2）检测。该探针由带负电的 CdS/ZnS 量子点与带正电的硼酸保护荧光素（FB）通过静电作用组装而成。无 H2O2 时，FB 的荧光素荧光被硼酸保护基团抑制，体系仅显示 CdS/ZnS 的蓝色荧光；H2O2 存...