BioMEMS for biosensors and closed-loop drug delivery.
通过患者生理反馈可显著提高药物治疗效果，但使用生物传感器进行反馈往往具有侵入性或不可行。通过将微机电系统（MEMS）技术用于生物传感器微型化，可以获得以往难以获取的信号，通常来自患者体内。这得益于器件极小的尺寸，既降低功耗和植入创伤，也缩短化学分析物传输时间，从而降低传感器响应时间。MEMS 制造还允许在不牺牲高重现性和可靠性的情况...
Application of the SSB biosensor to study in vitro transcription.
基因表达由RNA聚合酶（RNAP）催化，是生命细胞中最基本的过程之一。目前定量mRNA的方法多依赖核酸纯化，易造成产物损失和实验误差，或使用昂贵染料及高灵敏度分光光度计。本文报道了一种基于大肠杆菌单链结合蛋白（SSB）的荧光生物传感器，用于体外转录mRNA的检测。研究显示，SSB对mRNA的结合特性与其天然底物单链DNA（ssDNA...
Quantum Dots Applied to Methodology on Detection of Pesticide and Veterinary Drug Residues.
大规模农业生产带来的农药和兽药残留已成为食品安全与生态环境安全领域的重要问题，亟需发展快速、灵敏、定性与定量检测农药及兽药残留的方法。作为纳米科学的重要成果，量子点（QDs）因具有可调发射波长、宽吸收、窄对称发射、高抗光漂白、高摩尔吸光系数和长荧光寿命等光学特性，已被广泛用于农药和兽药残留检测。在这些方法研究中，QD信号形式包括荧光...
Multiplex Surface Plasmon Resonance Imaging-Based Biosensor for Human Pancreatic Islets Hormones Quantification.
糖尿病源于朗格汉斯岛分泌缺陷。近期研究表明，理解生长抑素对葡萄糖诱导胰岛素分泌的旁分泌效应可能成为糖尿病治疗新途径。现有研究多关注胰岛素和胰高血糖素，但少有研究监测两种以上激素的分泌指纹。表面等离子共振成像（SPRi）可实现高通量、多路生物分子定量，适合检测多种胰岛分泌产物。本研究提出一种多路 SPRi 生物传感器，同时定量胰岛素、...
Modified methylated DNA immunoprecipitation protocol for noninvasive prenatal diagnosis of Down syndrome.
甲基化DNA免疫沉淀实时荧光定量PCR（MeDIP-real-time qPCR）已被提出用于唐氏综合征的非侵入产前筛查，并显示较高检出率。本研究旨在提出一种改良的MeDIP-qPCR方法，通过降低检测成本、适用于妊娠早期，并为未来开发非侵入产前诊断生物传感器奠定基础。研究纳入60名孕妇的细胞游离胎儿DNA（cffDNA）样本，包括...
NIR Phosphorescent Intramolecularly Bridged Benzoporphyrins and Their Application in Oxygen-Compensated Glucose Optode.
本文报道了一种可测量内部氧梯度的葡萄糖光极。该多层生物传感器由分析物不可透的透明支撑、第一氧传感层与酶层、扩散屏障以及第二氧传感层组成。为适用于皮下组织测量，作者选择了一对光谱性质差异显著的近红外磷光指示剂：第一层使用常规Pt(II)四苯基四苯卟啉染料（吸收和发射最大分别在617和772 nm），第二层使用新的分子内桥联Pt(II)...
Bioimaging and Biosensing of Ferrous Ion in Neurons and HepG2 Cells upon Oxidative Stress.
铁离子是细胞内可交换铁的主要成分，不仅参与氧运输、酶促反应和电子传递，也在氧化应激中发挥关键作用。本文开发了一种用于亚铁离子（Fe2+）的比率荧光生物传感器。首先以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米团簇（AuNCs）作为稳定荧光探针，并设计特异性识别Fe2+的配体FeL，将其偶联到AuNCs表面得到AuNC@FeL；随后将水溶性磺化...
Single Drop Whole Blood Diagnostics: Portable Biomedical Sensor for Cardiac Troponin I Detection.
从全血中检测疾病生物标志物对疾病预防和管理非常重要，但即时或移动诊断在直接检测全血蛋白方面面临诸多挑战。本研究设计、制备并表征了一种便携式生物医学传感器，可在无需样品前处理的情况下直接从全血中检测心肌肌钙蛋白I（cTnI）。传感方法基于扩展栅极双电层（EDL）门控场效应晶体管（FET）生物传感器，具有较高灵敏度、宽动态范围和对目标分...
Highly Sensitive and Quality Self-Testable Electrochemiluminescence Assay of DNA Methyltransferase Activity Using Multifunctional Sandwich-Assembled Carbon Nitride Nanosheets.
DNA 甲基化由甲基转移酶催化，在多种生物过程中发挥关键作用，但开发高灵敏度、简便且可靠的 DNA 甲基转移酶（MTase）活性评价方法仍具挑战。本文报道了一种基于多功能碳氮化物纳米片（CNNS）的三明治组装电化学发光（ECL）生物传感器，用于评价 Dam MTase 活性。CNNS 不仅可作为优良基底，通过固定大量发夹探针 DNA...
In-Gel Direct Laser Writing for 3D-Designed Hydrogel Composites That Undergo Complex Self-Shaping.
受生物系统启发的自塑形与驱动材料在生物传感器、微机器人和光学领域具有巨大潜力。然而，由于微/纳米结构中非均匀内应力设计困难，三维复杂微驱动控制仍具挑战。本文开发凝胶内直接激光写入（in-gel DLW）方法，实现高分辨率写入，使树脂与水凝胶两种材料在小于光波长的尺度上互穿。所写入结构的三维位置和力学性能可在宽密度范围内以优于100 ...
Detection of Abrin by Electrochemiluminescence Biosensor Based on Screen Printed Electrode.
为满足户外环境快速检测的便利需求，作者开发了一种以丝网印刷电极（SPE）为反应中心的便携式电化学发光（ECL）生物传感器，具有灵敏度高、体积小、操作简便等特点，并用于相思子毒素（abrin）的原位检测。首先，结合磁分离技术，采用生物素-亲和素法将多克隆抗体（pcAb）固定在磁性微球表面作为捕获探针；其次，以三(2,2'-联吡啶)钌(...
Label-Free Aptasensor for Lysozyme Detection Using Electrochemical Impedance Spectroscopy.
本研究开发了一种基于石墨-环氧复合电极（GECs）的无标记适配体生物传感器（aptasensor），用于通过电化学阻抗谱（EIS）检测溶菌酶（lysozyme，Lys）。适配体固定化采用碳二亚胺化学介导的共价键合；为此先通过电化学接枝在石墨表面生成羧基官能团。检测以[Fe(CN)6]3−/[Fe(CN)6]4−作为氧化还原探针，记录...
Isolation and characterization of novel mutations in the pSC101 origin that increase copy number.
pSC101 是一种窄宿主范围、低拷贝质粒，常用于大肠杆菌遗传操作。作者在筛选更敏感的内酰胺生物传感器过程中，意外鉴定出多个可提高 pSC101 起点质粒拷贝数的新突变。所有突变质粒均至少携带一个位于复制起始蛋白 RepA 编码区的突变；同源建模预测多数突变位于 RepA 二聚化界面。突变 RepA 使质粒拷贝数从野生型约 5 拷贝...
A new composite consisting of electrosynthesized conducting polymers, graphene sheets and biosynthesized gold nanoparticles for biosensing acute lymphoblastic leukemia.
本文报道了一种在生物传感器表面构建的稳定且电学性能优异的复合材料。导电聚合物兼具高导电性与机械强度，但以往聚儿茶酚（poly(catechol)）合成常依赖昂贵酶。作者提出一种新型电化学一步法，在不使用昂贵酶的情况下简便、低成本地合成聚儿茶酚，并通过石墨烯片（graphene sheets）和生物合成金纳米颗粒（biosynthes...
An electrochemical biosensor for microRNA-196a detection based on cyclic enzymatic signal amplification and template-free DNA extension reaction with the adsorption of methylene blue.
本研究开发了一种简单、灵敏的电化学生物传感器，用于检测与胰腺癌诊断密切相关的microRNA-196a。该传感器基于循环酶促信号放大（CESA）和无模板DNA延伸反应。在miRNA-196a存在时，双链特异性核酸酶（DSN）催化切割3′-磷酸终止的捕获探针（CP），实现目标循环放大；同时暴露CP的3′-羟基末端。随后，末端脱氧核苷酸...
Identification of chitosan oligosaccharides binding proteins from the plasma membrane of wheat leaf cell.
壳聚糖低聚糖（COS）可通过激活植物免疫系统提高植物对病虫害的抗性，但其刺激效应是否依赖质膜蛋白仍不清楚。本研究以小麦叶片细胞为对象，利用荧光标记的 COS 观察其与细胞表面的相互作用，结果显示 2-氨基吖啶酮标记的 COS（2-AMAC-COS）主要富集于小麦原生质体表面，而单独 2-AMAC 或 COS 无特异性表面信号。进一步...
Ratiometric Gas Reporting: A Nondisruptive Approach To Monitor Gene Expression in Soils.
荧光蛋白广泛用于监测天然与合成基因回路，但只能用于透明体系，难以在土壤和沉积物等不透明基质中非破坏性测量基因表达。本文提出一种比值型气体报告方法，用于在难以成像的环境基质中连续监测基因表达。该方法中，乙烯形成酶（EFE）组成型表达并持续合成乙烯（C2H4），用于指示活菌数量；甲基卤化物转移酶（MHT）基因置于条件启动子控制下，在目标...
Fluorescence Regulation of Copper Nanoclusters via DNA Template Manipulation toward Design of a High Signal-to-Noise Ratio Biosensor.
由于食物链生物富集和难以降解，环境中汞离子（Hg2+）浓度可从皮摩尔变化到微摩尔，因此需要高性能的 Hg2+ 分析方法。本文通过引入胸腺嘧啶（T）-Hg2+-T 节点，在 poly(T) DNA 中构建网状 DNA，并以该网状 DNA 为模板制备具有聚集形貌的铜纳米簇（CuNCs）。所制备 CuNCs 表现出增强荧光，且网状 DNA...
Assay of serum cholinesterase activity by an amperometric biosensor based on a co-crosslinked choline oxidase/overoxidized polypyrrole bilayer.
本文报道了一种基于胆碱氧化酶（ChO）共交联固定于过氧化聚吡咯（oPPy）修饰铂电极的电化学生物传感器，用于人血清胆碱酯酶活性的测定。测定时，将胆碱酯酶标准液或血清样品加入含胆碱酯或硫代胆碱酯的磷酸盐缓冲液中，在旋转修饰电极上以+0.7 V（vs SCE）电位测量过氧化氢的氧化电流。作者系统优化了测定pH、电极传质、胆碱酯酶底物类型...
Target Confinement in Small Reaction Volumes Using Microfluidic Technologies: A Smart Approach for Single-Entity Detection and Analysis.
过去数十年，细胞、核酸分子和蛋白质的研究已从群体测量发展到单实体研究。单实体研究不仅可作为生物学研究工具，用于考察群体中单个实体的异质性，还可作为生物传感工具用于医学诊断，并通过检测单个目标达到极限灵敏度。尽管已报道多种单实体检测技术，本综述聚焦于利用微流控系统将单个目标物理限制在小反应体积中的方法。作者将这些技术分为液滴型、微腔型...