Disposable biosensors based on metal nanoparticles.
新冠疫情凸显了快速、低成本一次性生物传感器在感染患者病毒检测中的需求。本文综述了基于金属纳米颗粒（MNPs）的一次性生物传感器在酶法与非酶法传感器、免疫传感器和基因传感器中的即时诊断应用，重点讨论葡萄糖和过氧化氢（H2O2）检测。金属纳米颗粒如金（AuNPs）、铂（PtNPs）、银（AgNPs）、铜（CuNPs）等具有大比表面积、良...
CRISPR/Cas12a-based technology: A powerful tool for biosensing in food safety.
在新冠疫情背景下，分子检测不仅限于临床实验室，还面临复杂多变的现场实时检测挑战。食品冷链包装和运输中多次检出新冠病毒，使分子诊断在食品加工、包装、运输等环节的应用变得迫切，亟需适应食品安全多样性的快速检测技术。本综述介绍基于 CRISPR-Cas12a 的新型分子诊断生物传感器技术，系统阐明其发展过程与检测原理，并总结其在病毒、食源...
Indiscriminate SARS-CoV-2 multivariant detection using magnetic nanoparticle-based electrochemical immunosensing.
随着SARS-CoV-2突变频率增加及多种变异株相继出现，准确诊断感染患者变得困难。本文开发了一种基于SARS-CoV-2抗体鸡尾酒偶联磁性纳米颗粒（MNPs）的电化学免疫传感器，用于在人鼻咽拭子中敏感、准确地检测SARS-CoV-2及其变异株。研究将抗体鸡尾酒与商用抗S1（anti-S1）和抗S2（anti-S2）单克隆抗体平台进...
Development of an MFC-biosensor for determination of Pb
基于微生物燃料电池（MFC）的生物传感器为原位、即时监测底物浓度提供了创新方法，其以生物阳极为传感元件。本研究考察了含 Pb2+ 条件下 MFC 生物传感器在不同水力停留时间（HRT，0.5、1 和 2 d）下的性能。结果表明，功率密度随 HRT 降低而增加，在 HRT 为 1 d 时获得最高功率密度 597 mW/m2。MFC 系...
Single-cell adhesivity distribution of glycocalyx digested cancer cells from high spatial resolution label-free biosensor measurements.
糖萼是覆盖大多数细胞表面的糖层，由糖脂、糖蛋白和寡糖组成，显著影响细胞与环境的相互作用。癌细胞糖萼通常比健康细胞更厚，但细胞表面多糖及其衍生物在细胞粘附和信号传导中的确切作用尚无共识。作者此前发现，癌细胞糖萼的特定成分可调节其在RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）肽涂层表面上的粘附动力学和强度；使用硫酸软骨素酶ABC（ChrABC）消...
Nanomaterial-based biosensor developing as a route toward in vitro diagnosis of early ovarian cancer.
卵巢癌早期诊断的重大挑战导致过去半个世纪其死亡率居高不下。体外诊断（IVD）通过无创、动态分析生物标志物，在卵巢癌早期诊断中具有潜力，但常见IVD因灵敏度、特异性和便捷性不足，常无法提供可靠结果。近年来，新生物标志物的发现和纳米材料进展可弥补传统IVD的不足。基于纳米材料的新兴生物传感器在便捷性、速度、选择性和灵敏度方面显著提升。本...
A One-Step Electropolymerized Biomimetic Polypyrrole Membrane-Based Electrochemical Sensor for Selective Detection of Valproate.
双相情感障碍是一种慢性精神疾病，丙戊酸（valproate, VPA）是稳定患者情绪的一线药物，但血药浓度过高可致严重不良反应，因此需监测血丙戊酸水平。本文开发了一种基于分子印迹聚合物（MIP）膜的电化学生物传感器，通过一步电聚合制备仿生聚吡咯（ppy）膜，用于选择性、简便检测 VPA。金纳米颗粒（AuNPs）电化学修饰于丝网印刷电...
Creating hot spots within air for better sensitivity through design of oblique-wire-bundle metamaterial perfect absorbers.
为提升生物传感器灵敏度，本文设计了一种斜置平面超材料完美吸收体（MPA），使电磁热点集中于斜置平面与连续接地金属之间的空气区域，从而让被测物与热点充分相互作用。仿真表明，斜置平面MPA的灵敏度可达1049 nm/RIU。作者采用电子束光刻制备种子层，并在沉积过程中倾斜样品，获得斜置平面结构；考虑实际沉积中多个斜置平面的随机性，将上谐...
Electrochemical detection of caspase-3 based on a chemically modified M13 phage virus.
Caspase-3是半胱氨酸依赖性蛋白酶，被认为是凋亡相关疾病诊断与预后可靠分子标志物。本研究报道一种基于M13噬菌体的电化学生物传感器，用于通过敏感、特异检测caspase-3评估细胞凋亡。首先利用M13噬菌体库（环肽形式）进行噬菌体展示筛选，获得潜在亲和肽展示噬菌体克隆，序列为CPTTMWRYC。经酶联免疫吸附试验表征其结合亲和...
Rapid and ultrasensitive electrochemical detection of DNA methylation for ovarian cancer diagnosis.
DNA甲基化是稳定的表观遗传标志物，其异常与癌症发生密切相关。快速、高灵敏且高选择性地定量血液中的DNA甲基化对卵巢癌诊断具有重要意义，但面临甲基化DNA丰度极低以及需在大量循环游离DNA背景中区分甲基化胞嘧啶与正常胞嘧啶两大挑战。本文报道了一种用于血液中DNA甲基化快速检测的超灵敏、高选择性电化学生物传感器。该传感器基于金包覆磁性...
Protein-Induced Fluorescence Enhancement and Quenching in a Homogeneous DNA-Based Assay for Rapid Detection of Small-Molecule Drugs in Human Plasma.
同相检测生物流体中小分子浓度对监测患者关键药物血药浓度具有重要意义。本文报道了一种基于链置换竞争（SDC）的同相DNA检测体系，用于在人血浆中快速检测和定量达比加群（DAB）、甲氨蝶呤（MTX）和利奈唑胺（LIN）。该体系由竞争结合DNA链A、B、S构成，B链共价连接小分子配体，A/S链携带FRET供体与受体荧光基团。作者发现，加入...
Rational Construction of a Ni/CoMoO
由于缺乏预测纳米材料活性的通用描述符，当前纳米酶的探索主要依赖试错策略，阻碍了纳米酶的有效设计。本文借助异质结构界面处大量 Ni−O−Co 键，成功确定了预测描述符，揭示了 Ni/CoMoO4 的双酶样活性机制。密度泛函理论（DFT）计算表明，界面工程可加速酶样活性的催化动力学，Ni−O−Co 键是酶样活性的主要活性位点。最后，基于...
MicroRNA-21 electrochemiluminescence biosensor based on Co-MOF-N-(4-aminobutyl)-N-ethylisoluminol/Ti
本研究开发了一种基于 Co-MOF-ABEI/Ti3C2Tx 复合发光体和双链特异性核酸酶（DSN）辅助放大的电化学发光（ECL）生物传感器，用于检测 microRNA-21（miRNA-21）。含 N-(4-氨基丁基)-N-乙基异鲁米诺（ABEI）的复合材料在活性氧（ROS）存在下具有强而稳定的 ECL 信号。将复合材料修饰于玻璃...
Enhancing DNT Detection by a Bacterial Bioreporter: Directed Evolution of the Transcriptional Activator YhaJ.
埋地雷探测风险高且耗资大，微生物生物报告菌可在接触炸药蒸气后发出光学信号，为远程探测提供替代方案。作者此前构建了基于大肠杆菌的 2,4,6-三硝基甲苯（TNT）及其杂质 2,4-二硝基甲苯（DNT）生物报告菌。本研究通过定向进化 yqjF 启动子的转录激活因子 YhaJ，进一步优化该生物报告菌。经三轮易错 PCR 随机突变与筛选，获...
Three-dimensional hierarchical plasmonic nano-architecture based label-free surface-enhanced Raman spectroscopy detection of urinary exosomal miRNA for clinical diagnosis of prostate cancer.
尿液外泌体miRNA因非侵入、稳定性好且能反映来源细胞状态，成为前列腺癌（PC）早期诊断与预后的新兴生物标志物。然而，miRNA在尿液中丰度低且序列同源性高，使其高准确检测极具挑战。本文报道了一种基于三维分层等离子纳米架构的表面增强拉曼散射（SERS）定量无标记miRNA传感平台，用于检测尿液外泌体miRNA。该平台由目标互补DNA...
Near-Infrared Electrogenerated Chemiluminescence from Simple Copper Nanoclusters for Sensitive Alpha-Fetoprotein Sensing.
开发低成本、水溶性且近红外（NIR）发射的电致发光体对生物应用具有重要意义。本研究通过简便的一锅湿化学还原法合成了具有明亮近红外电致发光（ECL）性能的铜纳米簇（Cu NCs）。在过硫酸钾（K2S2O8）存在下，Cu NCs的ECL最大发射波长为735 nm，较其他报道的Cu NCs至少红移135 nm。作者利用电化学、光致发光（P...
Ultrasensitive and Label-Free Detection of Multiple DNA Methyltransferases by Asymmetric Nanopore Biosensor.
DNA甲基化由DNA甲基转移酶催化，在多种生物过程中起关键作用，因此超灵敏甲基转移酶检测对生物医学研究和临床诊断具有重要意义。传统方法常需放射性标记、昂贵设备和繁琐操作。本研究基于纳米孔技术结合DNA级联信号放大，建立了无标记、超灵敏检测DNA腺嘌呤甲基转移酶（Dam）和CpG甲基转移酶（M.SssI）的方法。设计含甲基化响应序列的...
Wearable electrochemical biosensors to measure biomarkers with complex blood-to-sweat partition such as proteins and hormones.
基于微控制器的智能电子设备推动了可穿戴技术的发展，这类设备可在贴近体表时处理生理信息，为佩戴者提供即时生物反馈。市售可穿戴设备多检测手势、皮肤电导等可观察特征；而基于电化学生物传感器的技术则要求生物标志物同时与生物识别元件和电极表面接触，并在界面发生电子转移。非侵入性是可穿戴技术的核心，因此皮肤成为实时监测的常见靶组织。然而，并非所...
A paper-based electrochemical device for the detection of pesticides in aerosol phase inspired by nature: A flower-like origami biosensor for precision agriculture.
农药在全球农业生产中广泛使用，但喷洒过程中约50%的农药会偏离目标物种，进入土壤、地表水和地下水，造成环境污染。针对精准农业中对农药过量使用的监测需求，作者开发了一种受花朵启发的折纸纸基电化学装置，用于气溶胶相农药检测。该装置由办公纸基丝网印刷电极和预载酶及酶促底物的滤纸PAD组成，可分别通过丁酰胆碱酯酶、碱性磷酸酶和过氧化物酶对对...
Hydrophobic Localized Enrichment of Co-reactants to Enhance Electrochemiluminescence of Conjugated Polymers for Detecting SARS-CoV-2 Nucleocapsid Proteins.
共反应物富集是提高电化学发光（ECL）检测灵敏度的关键之一。本研究提出一种利用β-环糊精（β-CD）内疏水空腔实现共反应物疏水局部富集的新策略。在β-CD金属离子配位位点原位生长铂纳米颗粒（Pt NPs），制备β-CD-Pt纳米复合材料；其疏水空腔可高效富集共反应物3-(二丁基氨基)丙胺（TDBA），同时通过Pt−N键固定TDBA。...