硝基芳香爆炸物残留对公共安全和人体健康构成威胁，亟需低成本、可现场使用的检测手段。本研究提出一种基于多孔生物相容微球负载细菌生物报告菌的荧光生物传感器，用于检测硝基芳香化合物。聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球通过双乳化法和碱处理形成开放多孔结构，具有较大比表面积和良好渗透性，可负载更多工程化大肠杆菌生物报告菌。该工程菌在接触三...
2019冠状病毒病（COVID-19）肺炎由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，已迅速成为全球公共卫生问题。作为新型β冠状病毒，SARS-CoV-2可跨物种和人群传播，传播风险高于其他冠状病毒。为控制其传播，亟需快速有效诊断无症状SARS-CoV-2感染者和COVID-19患者、早期隔离感染者并有效治疗肺炎患者...
准确、稳健地定量循环肿瘤DNA（ctDNA）水平对于将其用于癌症早期诊断至关重要。ctDNA在血液中半衰期短，且在早期癌症中丰度极低，因此分析极具挑战。本文开发了一种超灵敏电化学生物传感器，用于快速检测全血中的ctDNA。该传感器基于探针DNA修饰的金包覆磁性纳米颗粒（DNA-Au@MNPs）网络上的杂交反应，可选择性检测短链和长链...
人类活动导致的环境恶化威胁可持续、清洁与绿色环境，有害化学物质在土壤、水和空气中的积累显著影响各类生态系统。本文概述了过滤、吸附、絮凝、凝聚、色谱和质谱等传统污染物检测技术面临的挑战，并强调环境纳米技术通过减少原材料、电力和农用化学品的过度使用以及工业废水排放，为可持续环境提供了创新途径。表面增强散射、表面等离子共振以及银、二氧化硅...
正链RNA病毒通过劫持大量宿主蛋白因子、运输囊泡和细胞器构建膜性病毒复制器官（VRO），以支持高效RNA复制。番茄丛矮病毒（TBSV）中，单一复制蛋白p33承担大部分宿主因子招募任务，但其如何快速、高效招募大量胞质宿主蛋白仍不清楚。本文表明，TBSV p33并非逐一招募每个胞质宿主因子，而是靶向胞质蛋白互作枢纽Rpn11。Rpn11...
脂肽是微生物产生的重要次级代谢产物，可用于环境去污及化学、制药和食品工业，但生产成本高。本文提出三种降低 surfactin 生产成本的策略：一是在同一培养中共同生产 surfactin 和 arginase；二是提取吸附在生物质上并随离心从培养液中去除的 surfactin 组分；三是利用微生物生物质修复有机和无机污染物。采用补充...
由于镉污染普遍且危害严重，建立高效、低成本的镉监测技术具有重要意义。本研究首先利用不同检测元件、报告元件和宿主的组合，设计了30种镉全细胞生物传感器（WCB）。经预筛选，以铜绿假单胞菌KT2440为宿主、由镉响应转录因子CadR和红色荧光蛋白mCherry构成的KT-5-R表现最佳，被选作进一步分析和工程改造对象。为提高灵敏度，作者...
最佳抗菌药物剂量应在实现临床疗效的同时，最大限度降低毒性和耐药性产生。药代动力学可因合并症或其他药物等因素出现显著变异，进而影响抗菌药物药效学和治疗成功。虽然当前抗菌药物剂量优化方法能够处理固定变异，但要理解和应对个体内及个体间存在的残余变异，仍需更好的监测和快速调整给药方法。本文综述抗菌药物剂量优化更广泛实施所面临的当前挑战，并强...
鲎变形细胞溶解物（LAL）试验是制药与生物技术行业广泛使用的体外细菌内毒素检测方法。内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁成分，可引发严重病理反应并增加死亡风险。为满足药品和疫苗生产对 LAL 检测日益增长的需求，作者开发了一种新的 LAL 检测方案。该方案采用开放微腔光子晶体生物传感器，通过监测 LAL 凝固过程中样品溶液折射率的变化来定量内...
本文从词源与哲学角度考察“边界”（confim/confine）概念及其与当下时代语境的关系。作者区分 limen（门槛）与 limes（边界线），指出边界既分隔又连接，既是进入或排除的通道，也是围合地方的线条。地方并非被边界包围的容器，而是在边界处由实体极限相互接触而构成；边界因此不是封闭排他的墙，而是关系、冲突与共同终点发生的场...
本研究利用电化学DNA器件在细胞裂解液中定量并理解一种新兴抗癌药物在飞摩尔和阿摩尔浓度下具有肿瘤特异性的DNA损伤活性。异丁基脱氧牛蒡醌（IB-DNQ）是一种强效且肿瘤选择性的NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）可生物活化药物。作者通过Western blot、NQO1活性分析、存活实验、耗氧率、胞外酸化率和过氧化氢生成，在高表...
微小RNA在早期发育、细胞增殖、凋亡和死亡中发挥重要作用，并在多种癌症中异常表达，因此无创、定量检测 microRNA 对早期癌症诊断至关重要。本文报道了一种基于表面增强红外吸收（SEIRA）的等离激元生物传感器，用于快速、无标记、超灵敏检测 miR-155。该传感器利用超材料完美吸收体（MPA）激发 SEIRA 效应，在 micr...
基于DNA马达（尤其是DNA walker）的生物传感概念因信号放大能力强、构建灵活，已成为细胞内检测的有力荧光成像工具。然而，现有方法可控性差、易产生假信号，且因常用DNAzyme而需外源供能。为此，本文提出光控与自供能策略：在金纳米颗粒（AuNP）表面引入光裂解模式，使DNA walker具有光控行走行为，可经外部紫外光选择性激...
吞噬细胞通过识别并吞噬入侵微生物以清除感染，但细菌可在低水平下躲避免疫检测，或在被吞噬后于胞内复制。现有吞噬检测依赖流式细胞术或显微镜在大量未感染细胞中搜寻罕见胞内菌吞噬细胞，在研究与临床中均具挑战。本文首次通过变形性检测和显微成像证明，人单核细胞内化不同种类细菌后，其体积增大且刚度升高。基于这些物理差异，作者开发了一种微流控生物传...
由 SARS-CoV-2 快速传播引发的新冠疫情已对全球健康、社会、经济、科研和医疗系统造成严重冲击。由于疾病免疫发病机制及不同患者免疫应答差异尚未完全阐明，部分感染者为何出现不可预测的临床过程并迅速进展为严重甚至致死性并发症仍不清楚。目前已有多种检测手段可在床旁确认 SARS-CoV-2 感染，但均不能预测 COVID-19 疾病...
本文提出一种基于电化学沉积铜基金属有机框架（Cu-MOF）薄膜的电化学生物传感器，用于金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）的双重检测。该传感层具有良好的电子导电性和增强的电子转移性能，一方面可通过细菌上清中特异性分泌的微球菌核酸酶（MNase）识别 S. aureus，另一方面可通过适配...
准确、快速检测与多种健康状况相关的生物分子对现代诊断和治疗至关重要。本文针对光纤表面等离子共振（SPR）生物传感器，采用 N 层矩阵形式对固定角度光谱 SPR 传感方法中的多种金属多层构型进行理论分析。研究材料包括金（Au）、银（Ag）、铝（Al）和铜（Cu），系统考察单层、双层、三层和四层金属膜在总厚度 60 nm 条件下的共振波...
植物病原是作物产量下降的主要原因，并可能导致人和动物食物短缺。尽管化学防治仍是降低叶部真菌病害发生的主要手段，但频繁使用会使真菌群体产生耐药性；过度喷药还会造成环境污染并给种植者带来沉重经济负担。为预防或控制病害流行，种植者需要准确、灵敏、快速地检测致病原，从而选择并实施最佳病害管理策略。为此，已发展多种依赖培养、生化和分子方法用于...
近期新冠疫情、埃博拉等传染病暴发凸显快速准确诊断对启动治疗和阻断传播的重要性。成功诊断策略依赖高效生物采样和及时分析，但现有方法多具侵入性，且依赖专业设备、设施与人员，集中检测可及性差，可能增加传播风险。可自我操作的即时诊断（PoC）微针装置有望解决上述问题。微针阵列能以微创方式从皮肤中检测生物标志物，实现近实时诊断。目前专门用于传...
创伤弧菌（Vibrio vulnificus）是引起海产品相关疾病的重要致病菌，传统培养、PCR 和 LAMP 方法耗时且依赖设备。为快速检测水产品中的该菌，作者通过体外筛选与突变获得 RNA 切割型 DNA 酶 RFD-VV-M2，其活性、特异性和灵敏度最高。该 DNA 酶 5′ 端连接淬灭基团，并与 3′ 端 FAM 标记底物形...