在现代生物医学与纳米技术中，开发具有可控尺寸、形状、各向异性和功能特性的生物基纳米材料已成为重要方向。自下而上构建策略通过设计基本构建块并借助随机自组装形成新型结构，是纳米技术中的核心科学问题之一。Janus纳米粒子（JNPs）因具有刺激响应性、可调结构、生物相容性以及两个疏水性和功能基团不同的表面，在生物医学应用中具有重要意义。不...
本系统综述旨在评估生物传感器在检测骨关节炎（OA）生物标志物、用于早期诊断中的优势。OA是最常见的肌肉骨骼疾病，也是全球致残和疼痛的主要原因。目前OA诊断主要依赖临床检查和影像学检查，但往往只能在疾病晚期发现关节改变；生物标志物可用于疾病极早期诊断。生物传感器能够以较高准确性和较低成本检测生物标志物。本文重点讨论主要用于检测OA标志...
阿尔茨海默病（AD）是全球最常见的痴呆病因，其早期准确诊断工具需求迫切。AD的神经病理标志为β-淀粉样蛋白（Aβ）异常沉积形成淀粉样斑块，以及过度磷酸化Tau蛋白形成神经原纤维缠结，二者常在脑功能障碍出现前多年发生。鉴于Aβ和Tau在AD发病机制中的核心地位，它们已被作为AD关键生物标志物，其定量检测可为下一代AD治疗策略提供精确诊...
人体体液中碳水化合物检测对疾病诊断与健康监测至关重要。尽管葡萄糖传感已有进展，但能在单次检测中同时定量多种碳水化合物并获取更丰富健康信息仍具挑战。本文报道了一种基于表面增强拉曼光谱（SERS）的通用平台，利用置换-捕获机制在一次检测中定量单糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）。该平台采用多个位于1800–2200 cm−1光学无干扰区且信号相...
全细胞生物传感器因可再生、环保和生物相容性，被视为化学与物理生物传感器的替代方案，但基于全细胞传感器的非侵入性尿液葡萄糖检测仍缺乏。本研究表征了葡萄糖诱导启动子 PI，并进一步利用三种遗传效应器——核酶调节子 RiboJ、CRISPR 干扰（CRISPRi）和质粒驱动 T7 RNA 聚合酶（PDT7）——提升传感性能，开发基于荧光信...
新发动物源流感病毒对人类构成重大大流行威胁，理解血凝素（HA）对宿主受体的结合特异性是研究流感病毒在人类中适应的关键。为此，作者基于阵列成像反射（AIR）平台制备了糖基受体类似物微阵列，实现无标记、多组分检测。微阵列包含 α2,6 和 α2,3 连接唾液酸糖探针，先验证其可特异性捕获已知特异性的凝集素蛋白，随后用于区分并定量人源大流...
基于单个荧光蛋白荧光强度变构调控的强度型基因编码生物传感器，是成像神经活动及其他细胞生化事件的重要工具。其典型代表是 GCaMP 系列钙离子生物传感器，过去二十年间持续改进，已成为神经科学不可或缺的工具。然而，尚无其他生物传感器在性能或特定学科中的革命性影响上达到钙离子传感器水平。造成这一局面的关键原因之一，是对生物传感器结构与机制...
生物燃料电池利用化学反应和生物催化剂（酶或微生物）将化学能转化为电能，可提供清洁可再生能源。酶生物燃料电池（EBFCs）因功率密度较高、可在中性 pH 下运行，成为低功率电子器件的潜在替代能源。近十年来，研究重点在于提高生物体系的电催化活性、增强能量产生和电子导电性。自供电生物传感器可利用 EBFC 消除外部电源。本综述详细讨论了 ...
荧光生物传感器是分子成像、检测与药物筛选的重要工具。传统方法通常将荧光基团引入已知配体或结合蛋白，但难以应用于配体未知的靶标，且探针连接位点优化耗时。本文提出一种不依赖已知配体的荧光生物传感器筛选策略，构建了显示设计α-螺旋肽的荧光修饰噬菌体库。该库中肽链被设计为α-螺旋结构，一个用于探针修饰的半胱氨酸位于同一螺旋面的四个随机残基中...
开发并优化小分子生物传感器是合成生物学的核心目标。本文通过引入额外细胞组分，防止目标分子从细胞中扩散，从而提高生物传感器灵敏度。作者证明，利用磷酸化将红霉素A（erythromycin A, EryA）截留在大肠杆菌内，可使其 MphR 生物传感器的灵敏度提高约10倍。结合此前对 MphR 的工程改造，优化后的传感器可检测低至13 ...
2019冠状病毒病（COVID-19）由SARS-CoV-2引起，已迅速传播并造成严重全球大流行。由于目前缺乏特效药和疫苗，准确快速诊断是控制疫情的关键。本文开发了一种基于石墨烯场效应晶体管（G-FET）的便携式双功能电检测仪，可通过核酸杂交或抗原-抗体相互作用分别检测SARS-CoV-2 RNA和IgM/IgG抗体，在磷酸盐缓冲液...
金属有机框架（MOFs）因稳定性、选择性和可控性高，有望作为酶等生物分子的固定化载体。然而，酶-MOF 复合物常因酶结构受限和底物传质受限而导致表观酶活性和底物亲和力下降，限制其在生物催化和生物传感中的应用。本研究在温和条件下通过一步共沉淀法将细胞色素 c（Cyt c）包埋于沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）中，并通过调节前驱体摩...
本文提出一种将均相检测转化为表面固定电化学分析的策略，用于高灵敏检测 microRNA（miRNA）。双生物素标记的 DNA 检测探针（biotin-DNA-biotin）通过链霉亲和素（SA）与生物素的强相互作用，在 SA 修饰电极表面原位组装形成 (SA-biotin-DNA-biotin)n 网络，该网络绝缘电极界面，阻碍 [...
假单胞菌 KT2440 是用于从木质素解聚芳香物混合物生产工业化学品的平台菌，可利用阿魏酸(FA)、4-香豆酸(4CA)、香草酸(VA)、4-羟基苯甲酸(4HBA)和原儿茶酸(PCA)生长，但其摄取系统研究有限。本研究基于质子载体抑制结果，聚焦 KT2440 中五个主要易化超家族芳香酸/H+同向转运体基因。pcaK 和 hcnK 突...
由于无机砷对环境和人体健康的严重威胁，开发高性能砷检测传感器具有重要意义。本文报道了一种基于酸磷酸酶(ACP)和血红素(hemin)负载的锌基金属有机框架纳米片(ACP/hemin@Zn-MOF)的比率荧光生物传感器，用于高灵敏、高选择性检测砷酸根(As(V))。该材料通过一步自组装构建，其中血红素具有过氧化物酶样活性，2-氨基对苯...
为遏制由SARS-CoV-2引起的COVID-19疫情，亟需筛选能阻断冠状病毒复制与致病性的抑制剂。冠状病毒3C样蛋白酶（3CLpro，又称主蛋白酶Mpro）编码于复制酶多聚蛋白中，是抗病毒药物开发的重要靶点，因为其蛋白酶活性对形成功能性复制复合体必不可少。目前急需可用于筛选蛋白酶抑制剂并鉴定SARS-CoV-2复制酶产物的试剂。本...
本研究构建了一种用于检测miRNA-162a的新型电化学发光（ECL）生物传感器。该传感器以银纳米团簇/二硫化钼（AgNCs@MoS2）为发光材料，过二硫酸根（S2O8^2−）为共反应物，半缩脲（Sem）为共反应加速器。首先，修饰在AgNCs@MoS2/GCE上的发夹探针Ha与目标miRNA杂交后展开；展开的Ha进一步与负载于（Au...
本研究构建了一种由二维（2D）双金属 CoCu-沸石咪唑酯骨架（CoCu-ZIF）纳米片与零维（0D）Ti3C2Tx MXene 衍生碳点（CDs）组成的 0D/2D 异质纳米结构，记为 CoCu-ZIF@CDs。该杂化材料被用作敏感层，用于锚定靶向 B16-F10 黑色素瘤细胞的适配体，并从生物环境中检测 B16-F10 细胞。基...
2019冠状病毒病（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，目前确诊主要依赖实时荧光定量逆转录PCR（qRT-PCR），但该方法耗时长且需要昂贵仪器。本文报道了一种基于等温滚环扩增（RCA）的超灵敏电化学生物传感器，用于快速检测SARS-CoV-2。该检测利用RCA扩增子与功能化氧化还原活性标签...
由单壁碳纳米管（SWCNT）构成的类纸膜 buckypaper 具有高导电性、理想柔性、大比表面积、优良热/化学稳定性和生物相容性，可作为替代支撑材料。然而，电弧法制备的高质量 SWCNT 因表面缺乏缺陷和官能团，难以负载金属纳米粒子用于电催化。本文首次提出一种绿色、低成本策略，制备 Cu/还原氧化石墨烯（Cu/rGO）修饰的 SW...