细菌活细胞传感器是检测环境毒素的有力工具。本研究建立并验证了基于DNA甲基化记忆功能的大肠杆菌阿拉伯糖传感器系统的流式细胞术读出方法。流式细胞术操作便捷，可实现多参数分析，并提供单细胞异质性信息，有利于此类传感器系统的进一步发展。鉴于抗生素污染与多重耐药病原体的重要性，作者设计了一种四环素传感器系统：通过用编码四环素阻遏蛋白的tet...
儿茶酚和间苯二酚等酚类化合物是水体环境中具有毒性和持久性的污染物。色谱法和分光光度法等常规检测方法耗时且需要精密仪器与专业人员。开发一种简单、低成本、便携且可一次性使用的纸基生物传感器可作为传统方法的替代。本研究通过固定辣根过氧化物酶（HRP）构建纸基生物传感器，用于检测水样中的儿茶酚和间苯二酚。HRP 催化酚类化合物氧化为半醌，随...
CDK5在神经功能中起重要作用，并在神经退行性疾病以及胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤中过度激活。尽管该激酶是公认的生物标志物和药物靶点，但目前缺乏在细胞裂解液或活细胞中探测其活性的手段。为此，作者基于CDK5特异性底物文库设计了一种CDK5激酶活性荧光肽报告分子，并证实其对重组CDK5/p25具有响应能力；在胶质母细胞瘤细胞裂解液中，该...
金属包覆泄漏波导（MCLW）是一种无标记光学生物传感器，由玻璃基底上的金属层和低折射率波导层组成，通过测量波导层内折射率（RI）变化实现检测。本文开发并优化了丙烯酸酯基水凝胶作为 MCLW 波导层，该水凝胶由 PEG 二丙烯酸酯（PEGDA，Mn 700）、PEG 甲基丙烯酸酯（PEGMEA，Mn 480）和丙烯酸酯-PEG2000...
随着化学生物学发展，基于荧光团的诊断工具可通过共价结合靶向特定生物分子，生物正交反应在肿瘤早期诊断与治疗中应用广泛。本研究设计了一种小分子荧光生物传感器2-肼基-5-硝基苯酚（2Hzin5NP），它在中性pH下与生物分子的羰基发生快速生物正交反应，生成稳定的荧光腙产物，从而用于多种癌细胞系中生物分子羰基化的检测。该探针本身几乎无荧光...
铜绿假单胞菌是常见环境菌和重要机会致病菌，传统检测依赖培养、质谱和PCR，仍需更简便灵敏的平台。本文开发了一种基于滚环扩增（RCA）辅助多足DNA walker策略的超灵敏电化学生物传感器，用于检测铜绿假单胞菌16S rRNA保守区。金电极表面通过Au-S键固定亚甲基蓝（MB）/巯基修饰信号探针（SP）和巯基修饰捕获探针（CP），并...
MXenes是一类由早期过渡金属碳化物和碳氮化物构成的二维层状金属性材料，具有与金属相当的高导电性、增强的离子导电性、源于羟基或氧端基表面的亲水性以及良好的机械柔性。通过可调的刻蚀方法，MXenes的形貌可被有效调控为纳米颗粒、单层或多层纳米片，具有较大比表面积，有利于提升基于MXenes的传感器性能。此外，MXenes易于与其他材...
霉菌毒素是真菌产生的次级代谢产物，对人和动物具有严重毒性，欧盟等监管机构已设定最高限量。为满足食品安全对快速、低成本和高灵敏度检测的需求，适配体生物传感器因简单、快速、低成本、高选择性而受到关注。本文系统综述了2008年首次报道以来近11年间用于食品和农产品中霉菌毒素检测的适配体传感器研究进展，涵盖赭曲霉毒素A、黄曲霉毒素、伏马毒素...
癫痫发生是将健康脑转变为癫痫脑的渐进过程，可由脑损伤、肿瘤、感染和癫痫持续状态等触发，导致异常突触可塑性、神经炎症和细胞死亡。基质金属蛋白酶（MMPs）通过重塑细胞外基质（ECM）参与细胞可塑性，明胶酶（MMP-2和MMP-9）是癫痫发生的关键分子。本研究构建了用于在癫痫发生模型中原位报告明胶酶活性的生物传感器。该传感器由明胶酶敏感...
代谢工程中动态通路控制的关键在于人工调控系统组分可调节。本文设计并构建了一种血红素响应调控系统，包含血红素生物传感器 HrtR 和 CRISPR 干扰（CRISPRi），用于在维持胞内血红素稳态的同时调控化学品合成。通过半理性设计和 HrtR 位点饱和突变，获得一系列具有不同灵敏度和阈值的工程化生物传感器；血红素滴定和分子动力学模拟...
L-谷氨酸（L-Glu）是多种食品中常见的呈味增强剂。尽管通常被认为安全，其在食品中的使用仍有争议，快速准确监测具有重要意义。本文开发了一种灵敏且无干扰的一次性安培生物传感器，用于食品中谷氨酸监测。该传感器通过将谷氨酸氧化酶（GLOD）与牛血清白蛋白（BSA）和戊二醛（GLU）共交联，固定于修饰有亲选择性过氧聚吡咯（PPYox）膜的...
侧流层析试纸条（LFA）因符合世界卫生组织ASSURED原则，已成为即时检测中最常用的生物传感平台。然而，传统以金纳米颗粒（AuNP）比色标记的LFA分析灵敏度和定量能力有限，制约了高性能检测。本文报道了一种高灵敏化学发光（CL）基LFA，采用醛活化辣根过氧化物酶（(ald)HRP）与抗体共同偶联到AuNP表面，形成AuNP-(al...
数十年证据表明，表观遗传修饰对哺乳动物基因组调控和可塑性至关重要。DNA 甲基化与去甲基化是基因组编程和重编程的核心机制。发育过程中，DNA 甲基化组既发生程序性变化，也受环境和内源因素诱导；后者介导机体对环境变化的表观遗传响应。不良环境暴露可诱导异常 DNA 甲基化，导致基因功能紊乱和病理状态。近年研究发现，除 5-甲基胞嘧啶（5...
酶工程获得新功能需要高效遍历巨大的组合序列空间。通常，获得显著性能提升需要多个突变，而单个不良突变就可能使酶失活。为建立高通量筛选并提高不同变体之间的分辨率，作者利用工程化正反馈回路快速筛选有机磷酸酯水解酶对氧磷酶1（PON1）的遗传文库：对硝基苯酚（PNP）特异性转录因子（TF）调控PON1表达，而PON1催化对氧磷（paraox...
本研究针对细胞生物传感器在输入检测之外还需具备合适响应范围的问题，探索双组分细菌生物传感器的可预测调谐机制。作者以受体蛋白丰度为核心调节变量，建立了描述受体丰度与激活阈值、灵敏度、动态范围及工作范围之间功能关系的数学模型。该模型将报告基因稳态表达表示为外部输入浓度与受体丰度的函数，并给出半最大响应浓度 K0.5 和相对动态范围 γ ...
快速而广泛的诊断对抗击COVID-19疫情至关重要。本文综述了可用于COVID-19检测的现有和新兴生物传感器技术。基于定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）的分子诊断检测目前用于大多数临床实验室。新冠疫情使检测能力不堪重负，推动了快速即时检测（POC）的发展和等温DNA扩增的采用。基于侧流免疫分析的抗原和血清学快速检测灵敏度较低...
本文设计了一种用于水溶液中铀酰离子（UO2^2+）检测的高性能电化学生物传感器，其核心是将UO2^2+特异性DNAzyme与DNA修饰金纳米颗粒（DNA-AuNP）网络结构相结合。该传感器以金电极为基底，先将DNAzyme酶链DNAS1通过Au-S键固定于电极表面，并用6-巯基-1-己醇（MCH）封闭非结合位点；随后依次孵育AuNP...
金纳米颗粒（AuNPs）是生物医学诊断的重要组分，因独特理化性质被用于光热治疗、药物递送、光学成像、标记和生物传感。本综述介绍 AuNPs 的合成与表征技术最新进展。AuNPs 表征利用其表面等离子体共振（SPR）和尺寸依赖吸收位移等固有性质，也用于表征生物偶联 AuNPs。AuNPs 与生物分子的表面偶联被广泛用于生物传感。诊断装...
构建快速、简便、灵敏的神经递质传感器可为神经系统疾病诊断提供途径，并有助于发现更有效的治疗方法。本文首次开发基于表面增强拉曼光谱(SERS)的柔性神经递质传感器，采用超声辅助浇铸法制备一系列以石墨烯纳米片(GNS)增强的环氧树脂(EPR)纳米复合材料，通式为 GNS/EPR1–5。在透明环氧树脂成型过程中原位引入 3%、5%、10%...
本文构建了一种用于病原菌灵敏检测的三明治型电化学生物传感器。该传感器以金电极为基底，将硫醇修饰的大肠杆菌O157:H7适配体固定于电极表面，并用6-巯基-1-己醇封闭非特异性位点。目标菌被适配体特异性捕获后，与负载亚甲基蓝（MB）的有机–无机纳米复合材料（MB@MI）结合形成三明治结构。MB@MI由抗菌肽Magainin I（MI）...