Flexible Electronics for Monitoring
为检测人体内分析物，研究者已开发多种高效生物传感器，但传统传感器多基于刚性材料，难以贴合皮肤、器官等柔软且形状不规则的组织，限制了其在人体表面的临床应用。开发可用于软组织和曲面表面的柔性生物传感器材料，将显著拓展生物传感器的临床用途。本综述选择性概述近期发展的柔性电子器件及其在体内代谢物和电生理信号监测中的应用，为构建体内信号监测系...
Development of a Molecular Imprinting-Based Surface Plasmon Resonance Biosensor for Rapid and Sensitive Detection of
金黄色葡萄球菌是脓毒症等感染常见病原，α-溶血素（Hla）可增强毒力并影响预后。为识别以α-溶血素为主要致病因素的感染，作者开发了一种基于分子印迹聚合物（MIP）的表面等离子共振（SPR）生物传感器。以α-溶血素为模板，在镀金Biacore传感器芯片表面通过UV引发聚合制备MIP芯片，并用非印迹芯片作阴性对照。该传感器可在数分钟内直...
Field-Effect Sensors for Virus Detection: From Ebola to SARS-CoV-2 and Plant Viral Enhancers.
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，目前尚无获批的特效疫苗或药物，因此快速、准确、可靠、低成本且便于现场使用的病毒检测手段至关重要。半导体场效应器件（FED）生物传感器因体积小、响应快、无需昂贵标记、可实时和多路检测、稳健且便携，成为通过固有电荷电学检测带电生物分子和生物...
Utilization of silicon nanowire field-effect transistors for the detection of a cardiac biomarker, cardiac troponin I and their applications involving animal models.
本研究开发了一种超灵敏电学器件——硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET），用于检测肥胖诱导心肌损伤中的心肌肌钙蛋白I（cTnI）。该生物传感器采用与金属-氧化物-半导体（MOS）工艺兼容的自上而下微纳加工方法制备。器件制备完成后，硅纳米线表面通过共价固定cTnI单克隆抗体（Mab-cTnI）进行修饰，以特异性捕获cTnI抗原。研究...
Toward Cancer Diagnostics of the Tumor Suppressor p53 by Surface Enhanced Raman Spectroscopy.
肿瘤抑制蛋白p53在维持基因组稳定性中起关键作用，野生型p53异常升高或某些突变体的出现可指示癌症病理状态，因此p53是肿瘤筛查和早期诊断的重要生物标志物。本文回顾并重新审视作者将表面增强拉曼光谱（SERS）与纳米技术材料相结合，用于超灵敏检测野生型及突变型p53的实验方法，以期为临床诊断生物传感器开发提供参考。该方法以4-氨基硫酚...
Methods to Validate Binding and Kinetics of "Proximity-Inducing" Covalent Immune-Recruiting Molecules.
共价抑制剂和化学蛋白质组学探针的兴起，要求建立稳健的生物物理与分析方法，以表征其与靶标生物分子的复杂相互作用，并准确区分非共价结合与共价加合物形成。共价免疫招募分子（CIR）通过提高免疫细胞与肿瘤细胞接近度促进免疫识别。本文描述了生物层干涉（BLI）生物传感器、流式细胞术和溶液荧光检测方法，用于表征CIR与抗体的结合及CIR-抗体共...
Efficient Portable Urea Biosensor Based on Urease Immobilized Membrane for Monitoring of Physiological Fluids.
本文报道了一种用于实时监测生理流体流动的便携式尿素生物传感器。针对戊二醛（GA）作为双官能交联剂易聚合、醛基不稳定及胺-醛反应可逆等问题，作者采用双琥珀酰亚胺交联剂将脲酶固定化于多孔聚四氟乙烯（PTFE）固体支撑上，比较了双琥珀酰亚胺戊二酸酯（DSG）、双琥珀酰亚胺辛二酸酯（DSS）和双-N-琥珀酰亚胺五乙二醇酯（BS(PEG)5）...
The Incorporation of Amplified Metal-Enhanced Fluorescence in a CMOS-Based Biosensor Increased the Detection Sensitivity of a DNA Marker of the Pathogenic Fungus
全球农产品损失主要由病原真菌引起。本研究开发一种基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的生物传感器，用于检测胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）的休眠期标志物——烯酰辅酶A水合酶/异构酶（enoyl-CoA-hydratase/isomerase）的 DNA/mRNA 序列。传感器以玻璃管为基底，...
Recent Strategies and Applications for l-Asparaginase Confinement.
L-天冬酰胺酶（ASNase，EC 3.5.1.1）是一种氨基水解酶，在医药/制药和食品工业中具有重要用途。其主要应用包括作为抗肿瘤药物，主要用于急性淋巴细胞白血病（ALL）治疗，以及在淀粉类食品于100°C以上加热时降低丙烯酰胺生成。该酶作为天冬酰胺生物传感器在两类工业中的应用也已有报道。然而，ASNase 应用面临若干挑战：依来...
A CRISPR/Cas12a Based Universal Lateral Flow Biosensor for the Sensitive and Specific Detection of African Swine-Fever Viruses in Whole Blood.
非洲猪瘟病毒（ASFV）等跨境病原体仍对公共卫生和食品安全构成严重社会经济威胁，亟需更廉价、快速且准确的诊断方法。近年来，CRISPR 系统的发展使基于 Cas13 和 Cas12/14 的核酸检测成为可能，这些系统可通过识别靶标核酸并副切割单链 DNA 报告子来报告靶标存在。现有方法多依赖荧光标记报告子和昂贵仪器，存在读数复杂、背...
Paper-Based Enzyme Biosensor for One-Step Detection of Hypoxanthine in Fresh and Degraded Fish.
食品新鲜度监测能够反映产品使用时的质量，仍是消费者和食品工业面临的重大挑战。本文报道了一种低成本酶基纸生物传感器，用于监测鱼类新鲜度并预测腐败。该传感器通过黄嘌呤氧化酶（XOD）对次黄嘌呤（HX）的酶促转化来测量 HX 释放，HX 是肉类和鱼类降解的重要指标。作者证明，将 XOD 与有机染料硝基蓝四氮唑氯化物（NBT）共同包埋于溶胶...
Visualizing cellular heterogeneity by quantifying the dynamics of MAPK activity in live mammalian cells with synthetic fluorescent biosensors.
有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）通过将胞外信息转导为特定生物学反应，调控细胞生长、分化、应激适应和凋亡等多种功能。为理解这些通路的调控机制，需要在活体单细胞水平进行动态定量测量。荧光显微成像适合此类测量，但仍需更灵敏、动态范围更大的生物传感器。作者将酵母中合成的激酶活性转位传感器（SKARS）改造用于哺乳动物细胞，构建了可被人源...
Rapid detection of
本研究报道一种基于电容式生物传感器的快速、选择性、灵敏的自动顺序进样流动系统，用于检测耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的 mecA 基因。将 25 碱基 DNA 捕获探针固定于金电极表面，并集成于电容传感芯片中；系统对电极施加恒定电流脉冲并记录电极/溶液界面电容。目标 DNA 注入后与捕获探针杂交，引起电容变化 ΔC；ΔC 与目...
Shear stress activates mitochondrial oxidative phosphorylation by reducing plasma membrane cholesterol in vascular endothelial cells.
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...
Rapid determination of erythrocyte sedimentation rate (ESR) by an electrically driven blood droplet biosensor.
在临床实践中，红细胞（erythrocyte）沉降率是筛查中风、感染性疾病和恶性肿瘤等多种疾病的常用指标。传统病理检测通常需要1–2 h，且按Westergren金标准法每次需采集4–5 ml血液。为克服上述限制，本文提出一种快速（约1 min）且高能效的方法，在微流控芯片上利用电驱动微小血滴（约8 μl）的动态铺展，同时测定红细胞...
DC-100 kHz Tunable Readout IC for Impedance Spectroscopy and Amperometric Measurement of Electrochemical Sensors.
本文提出一种面向电化学与生物传感器应用的低噪声前端传感器集成电路，同时具备交流阻抗谱（EIS）和直流安培测量能力。该电路采用共栅电流缓冲拓扑，支持电流模式与电压模式传感器信号，使输入频率范围覆盖直流至100 kHz。通过可调高通与低通频率响应，在宽输入频率范围内实现低噪声工作。此外，一种嵌入频率响应分析的增量ΔΣ调制器同时作为片上阻...
Fabrication of a Novel, Cost-Effective Double-Sided Indium Tin Oxide-Based Nanoribbon Electrode and Its Application of Acute Toxicity Detection in Water.
微电极在快速水毒性生物传感器开发中具有重要作用。本研究在双面氧化铟锡（ITO）玻璃上电沉积2-烯丙基苯酚，制备出具有放大微电极信号能力的纳米带电极（NRE）。该电极结构简单，可获得较大的稳态电流响应。作者以3,5-二氯酚（DCP）为模型毒物，分别采用单微电极、微电极阵列（MEA）和毫米电极作为工作电极进行对比，并以铁氰化钾（K3[F...
The potential of terahertz sensing for cancer diagnosis.
太赫兹（THz）波段位于微波与红外之间，易被水强烈衰减且对水含量高度敏感。本文数值提出一种基于THz反射光谱响应数据的检测系统，用于体内和体外皮肤、乳腺及结肠癌组织样本的诊断。研究以半导体超材料器件作为复折射率（CRI）生物传感器，并采用有限差分时间域方法分析其反射光谱。作者演示了反射几何下太赫兹脉冲检测（TPD）用于区分正常与癌变...
Ultrasensitive Ti
本研究利用二维层状纳米材料Ti3C2TX（MXene）固定肌氨酸氧化酶（SOx），构建了一种纳米结构电化学生物传感器，并首次用于尿液中前列腺癌潜在生物标志物肌氨酸（sarcosine，N-甲基甘氨酸）的检测。通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对MXene及其与壳聚糖复合材料的形貌和结构进行了表征。电化学测量、SEM...
Cell-based and cell-free biocatalysis for the production of D-glucaric acid.
D-葡萄糖酸（GA）是由生物质生产的增值化学品，可作为通用平台化学品、食品添加剂、金属螯合剂和治疗剂。目前市售GA主要采用化学法生产，但需求增长推动开发更环保、高效的生产方法。基于细胞生产GA是一种替代策略。研究者已将多条GA合成途径分别导入大肠杆菌、酿酒酵母和毕赤酵母，工程菌表现出从头合成GA的能力。通过优化宿主细胞中的GA代谢途...