本综述文章从概念上研究了磁性纳米颗粒用于生物传感的要求，并将其与作者薄膜组合中的示例系统相关联。通过分析不同磁性相的固有磁性能，确定了可能对生物传感技术感兴趣的磁性颗粒尺寸范围。采用不同的电子束光刻策略，探索实现该尺寸范围内小磁性颗粒的可能途径。为此制备了三种从500 µm到50 nm的颗粒系统，目标分别是可调垂直磁化合成反铁磁、单...
金纳米颗粒（AuNPs）因显著光学性质而被广泛研究，其颜色变化可肉眼观察，可用于灵敏比色检测多种生物分子。然而，将胶体 AuNPs 成功转化为实用生物传感方法仍面临挑战，尤其是将 AuNPs 固定到固体支持物上，且难以控制团聚尺寸与涂层粘附；许多方法昂贵、耗时或需特殊设备。本文开发了一种简单、廉价且仅用普通实验室设备的方法，利用淀粉...
尽管神经递质在人体血清中呈纳摩尔水平，儿茶酚胺浓度异常可导致多种严重健康问题，因此快速灵敏检测儿茶酚胺在现代医学中极为重要，但目前尚无能在体液中测量这些化合物浓度的装置。本研究旨在设计一种尽可能简单、低成本且使用无毒试剂的新型生物传感器系统，用于检测神经递质。作者构建了一种微型金电极（Au-E）生物传感器，将酪氨酸酶固定于覆盖金电极...
本文报道了一种整合纳米技术、光机械与光谱检测算法的生物传感器系统，用于牛生乳中抗生素残留的敏感定量检测。首先，通过化学键合金纳米颗粒（AuNPs）与对卡那霉素、氨苄西林、土霉素和磺胺二甲氧嗪四种兽医常用抗生素具有高选择性的适配体生物受体，设计并合成了问题特异性纳米生物传感器。当乳样中存在抗生素分子时，其与适配体的相互作用诱导 AuN...
音乐已被证明可在跑步机与实验室实验中改善跑者表现。本文评估了一种名为 HEARTBEATS 的生成式音乐系统，该系统根据运动员个体心率或步频（每分钟步数）实时生成生物信号同步音乐。生成音乐的节奏、旋律与音色特征由可穿戴传感器输入的生物信号调制，传感器组合包括光电容积脉搏波（PPG）与全球定位系统（GPS），并通过蓝牙同步。研究在一条...
本文探索电化学阻抗谱（EIS）在法拉第（f-EIS）与非法拉第（nf-EIS）模式下对前列腺特异性抗原（PSA）的高灵敏定量检测。采用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）偶联剂，将16-巯基十二烷酸（16-MUA）的羧基与抗PSA单克隆抗体（anti-PSA）的氨基共价连接，在金...
经典蛋白以折叠（开）与去折叠（关）状态之间的构象开关方式折叠并发挥功能，这一机制也为生物传感器转导器设计提供了基础。然而，此类转导器的有效工作范围较窄，通常仅限于 C50 上下约 20 倍的配体浓度。此前作者发现某些快速折叠蛋白会以渐进方式失去或获得结构（downhill folding），并推测其可作为构象变阻器，以模拟方式处理输...
本研究利用基于大肠杆菌（E. coli）的全细胞细菌荧光素酶生物传感器，研究张力烃2,2’-双(双环[2.2.1]庚烷)（BBH）的毒性。该传感器将发光杆菌（Photorhabdus luminescens）luxCDABE荧光素酶基因与多种应激诱导启动子转录融合，当细胞受到毒性刺激时发光增强。结果表明，BBH具有基因毒性，可诱导细...
针对新冠疫情下快速准确病毒检测的迫切需求，本文报道了一种适用于病毒检测的电化学平台技术，并以完整麻疹病毒为演示对象。尽管麻疹疫苗广泛可用，2019年初麻疹感染病例仍大幅增加，而现有诊断方法通常需要1小时以上。作者首次展示了可在数分钟内检测麻疹病毒且无需预处理的生物传感器。该传感器以金电极为基底，表面构建含抗麻疹抗体的自组装单分子层，...
本文报道了一种新型双开/关凝血酶荧光适配体传感器，将能量驱动的靶标诱导链置换反应与非酶催化剂循环DNA分子机器相结合。首先，凝血酶与适配体链特异性结合，诱导链置换并释放FAM标记的催化剂链，该催化剂链作为DNA分子机器的触发器。随后，催化剂链通过核酸杂交和分支迁移启动分子机器，使DNA底物发生熔解与再杂交。在该工作模型中，DNA分子...
本文开发了一种具有所需灵敏度的信号放大汞传感生物传感器，首先采用对 Hg2+ 具有荧光增强响应的 GFP 突变体作为报告模块。所开发传感器对 Hg2+ 在较宽范围 1–10000 nmol/L 内产生响应，其检测限较类似构建的大多数金属传感生物传感器提高一至两个数量级。此外，该传感器可轻易区分 Hg2+ 与多种金属离子，并在广泛 p...
异常激活的激酶信号通路驱动髓母细胞瘤（MB）侵袭与播散，多数促瘤激酶通路汇入 MAPK-ERK1/2 通路，但 MB 细胞侵袭过程中 ERK1/2 激活状态及其作用尚不清楚。作者建立用于 MAPK-ERK1/2 通路的合成激酶激活重定位传感器（SKARS/ESKARS），在 MB 细胞中实时测量药物反应，并采用 3D 侵袭实验和小脑...
草酸盐常用作农药助剂，即使痕量残留也可造成人体肾损伤。尽管即时检测（POCT）技术已取得显著进展，草酸盐的准确现场筛查仍具挑战。为此，作者提出一种“管中实验室”平台，将便携式水凝胶试剂盒与智能手机相结合，实现草酸盐的实时监测与定量分析。该试剂盒通过二氧化锰（MnO2）纳米片嵌入海藻酸钠（SA）水凝胶体系构建，形成刺激响应型水凝胶。M...
本文报道了一种基于金铂双金属纳米颗粒（AuPtBNPs）/3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTS）纳米复合修饰氟掺杂氧化锡（FTO）电极的电化学生物传感器，用于杂交法检测miRNA-21。通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和电化学测量验证了传感器各修饰步骤的成功构建。研究优化了电极表面固定cDNA...
2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）快速社区传播及发病数据使快速诊断成为迫切需求，以便在疫苗和治疗手段缺乏时开展接触者追踪与疫情控制。目前，实时荧光定量逆转录PCR（qRT-PCR）广泛用于从多种生物样本中检测SARS-CoV-2，但其耗时长、操作繁琐，且难以在偏远或资源有限地区快速部署，可能影响对人群感染率和社区传播的真实...
许多膜受体受营养物质调控，但单一受体如何整合多种营养信号仍不清楚。钙敏感受体（CaSR）可被钙离子和多种氨基酸等调节，是维持细胞外钙稳态的关键 G 蛋白偶联受体。本研究开发了一种无细胞时间分辨荧光共振能量转移（TR-FRET）构象型 CaSR 生物传感器，通过精确控制环境营养物浓度，解析受体激活伴随的主要构象变化。该体系显示，Ca2...
环境因素如氧气可用性是调控干细胞维持与分化的指导性信号。我们利用一种遗传编码生物传感器监测果蝇幼虫脑中神经细胞的缺氧状态。该生物传感器揭示了脑区室和细胞类型特异性的缺氧水平，这些水平与发育过程中中央脑和视叶之间差异化的气管化程度相关。两个区室中的神经干细胞表现出最强的缺氧反应，而中间祖细胞、神经元和胶质细胞反应较弱。我们证明细胞与最...
农药的现场定量分析对临床、食品和环境中的重大公共卫生问题具有重要意义。本文设计了一种基于碳点/氢氧化钴纳米片（CDs/CoOOH）复合材料的智能手机辅助传感平台，用于现场监测2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。该红色发射CDs/CoOOH复合材料作为信号指示剂，可屏蔽背景干扰并增强抗干扰能力。2,4-D作为碱性磷酸酶（ALP）抑制剂...
精确评估端粒酶活性对癌症早期诊断至关重要。本研究开发了一种基于催化发夹组装—动态光散射（CHA-DLS）的端粒酶活性检测方法，利用金纳米颗粒（AuNP）探针的粒径变化实现信号读出。在端粒酶存在下，端粒酶底物引物被延伸，生成3′端带有端粒重复序列（TTAGGG)n的端粒酶延伸产物（TEP）。TEP可特异性触发CHA反应，形成大量AuN...
本文建立了一种基于DNA酶的相对简单且高效的荧光磁性生物传感器，用于检测大肠杆菌O157:H7。针对食源性致病菌检测中信号弱、灵敏度低的问题，作者巧妙设计了基于磁性微球、DNA酶和光致发光三重信号放大的荧光传感器。检测过程中，大肠杆菌特异性RNA切割DNA酶可特异性识别粗细胞内混合物（CIM）中的目标蛋白，引起其构象变化并诱导滚环扩...