顺丁烯二酸是可用于生产尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合物的重要平台化学品。此前其共轭碱顺丁烯二酸根已在埃希氏菌中生物合成，而作者通过重要路径工程首次在酿酒酵母中实现理性工程化生产。为进一步提高产量，本研究采用适应性实验室进化（ALE）策略补充理性代谢工程。作者改造了一个响应内源芳香族氨基酸（AAA）的生物传感器模块，将其作...
受贻贝粘附现象启发，聚多巴胺（PDA）涂层是修饰多种材料的多功能平台，但典型多巴胺自聚合过程耗时长且涂层不可重复使用。本文报道了一种快速、可重复的多巴胺电化学聚合（EPD）策略，在垂直排列的TiO2纳米管阵列（NTAs）上沉积PDA层。由于PDA层富含儿茶酚和胺基，均匀的铂纳米粒子（Pt NPs）可沉积在TiO2 NTAs上，并能有...
大规模、低成本地制造高灵敏度传感器，用于实时检测生化物和分子物质，为生物分析筛查与医学诊断提供了新机遇。平面集成光子谐振器具有小尺寸、可空间与波长复用、可在晶圆级与微流控系统集成的优点，已成为这些应用领域的有前景传感平台。本文实现了一种光流体无标记生物传感器，其核心是嵌入硅/玻璃微流道中的氢化非晶硅（a-Si:H）微环谐振器，微流道...
细菌通过群体感应（quorum sensing, QS）系统相互通讯并调控群体行为，如毒力因子分泌和生物膜形成。为探索安全可食用的天然抑菌/抗QS物质，本研究评估了八角（Illicium verum）提取物作为抗QS和抗生物膜剂在牛奶安全中的应用。以金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌、铜绿假单胞菌和生物指示菌株紫色杆菌为测试菌株，开展Q...
替代切割与多聚腺苷酸化（APA）参与动物细胞生长、发育和癌症进展等重要生物学过程。越来越多证据表明，癌细胞倾向于产生经 APA 生成、3'非翻译区（3'UTR）缩短的 mRNA 异构体。例如，Dicer1 短 3'UTR 异构体在多种癌细胞中过表达，可作为癌症预后潜在新型生物标志物。本研究以金纳米颗粒和 p-磺化杯[6]芳烃功能化还...
在药物治疗中，维持循环药物浓度处于治疗窗内至关重要。针对市场上缺乏可靠的即时检测药物监测系统，本文提出一种新型生物传感器。该传感器以适配体作为识别元件、场效应晶体管作为信号换能器，兼具高选择性和高灵敏度，并以替诺福韦作为模型小分子。传感器生物界面由特异性巯基化适配体与 6-巯基-1-己醇（MCH）组成二元自组装单分子层，其比例通过电...
动态蛋白-蛋白相互作用（PPIs）是细胞信号传导的基本组成，监测其调控有助于理解健康与疾病中的信号机制。基因编码的分裂蛋白生物传感器检测法（split biosensor assay, SBA），如 split TEV 方法，在研究活细胞中受调控的 PPIs 时具有重要价值。Split TEV 基于两个原本无活性的 TEV 蛋白酶片...
序列特异性响应寡核苷酸输入触发的合成蛋白开关，为寡核苷酸生物分子系统与网络的读出提供了重要工具。本文介绍了一种高度模块化的方法，用于可逆地控制 TEM1-β-内酰胺酶与其抑制剂蛋白 BLIP 之间复合物的 DNA 导向组装与解离。通过将每种蛋白偶联到独特的柄寡核苷酸，加入互补单链 DNA 模板后，酶-抑制剂对通过非共价方式组装，导致...
基于抗体的分子开关能够识别多种外源抗原，可作为通用生物传感器，但利用抗体调控酶催化活性仍较困难。本文报道了一种引入两次环化置换的独特抗体可变区 Fv，称为 Clampbody。作者以识别人骨钙蛋白（BGP）C 端肽的抗体 KTM219 的 VH 和 VL 域为模板，在远离抗原结合环但靠近 VH–VL 界面处生成新的 N/C 末端，形...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的生物传感器可用于可视化生物和生理过程，并能在空间与时间维度提供详细信息。在 FRET 型生物传感器中，底物结合会引起两个荧光团相对位置变化，从而改变 FRET 效率，并可在荧光光谱中观察到。因此，其设计需要一种结合配体后发生构象变化的配体结合蛋白。然而，并非所有配体结合蛋白在与荧光蛋白...
基于 Förster 共振能量转移（FRET）的小分子生物传感器可在复杂细胞环境中以高时空分辨率监测小分子信号。FRET 传感器通常由一对荧光蛋白与合适的识别域（如溶质结合蛋白 SBP 超家族成员）融合构建。然而，天然 SBP 热稳定性低，可能限制生理条件下成像；其 N/C 端位置也可能不利于荧光蛋白融合，从而限制传感器动态范围。本...
交替框架折叠（AFF）和蛋白/片段交换（FREX）是用于在无固有变构性质的蛋白中工程化变构构象变化的相关技术。其主要目的之一是将普通结合蛋白转化为生物分子开关，使输入事件转化为光学或功能读出。本章提供将任意结合蛋白改造为具有FRET输出的荧光生物传感器的指南。由于AFF和FREX机制基于蛋白结构与稳定性的普遍原理，而非目标蛋白特有属...
三明治型生物传感器平台因其响应稳定、可重复性好且易于提高检测灵敏度而受到广泛关注。与单受体体系相比，三明治型检测可利用一对受体分别结合同一目标分子的不同位点，从而形成捕获-目标-检测复合物，提高特异性并便于信号放大。本文是一篇小型综述，系统回顾了基于适配体对或适配体-抗体对的三明治型生物传感器，重点讨论其检测靶标、传感平台、示意图设...
快速抗菌药敏试验对及时治疗决策很重要。由于细菌耐药全球蔓延，抗生素疗效日益受限。传统药敏试验依赖细菌培养，耗时长，可能导致不当处方和广谱抗生素初始使用。亟需开发床旁平台技术，快速检测病原体、识别合适抗生素并监测突变以调整治疗。本文报道一种用于快速（<90 min）、实时、无标记地从全血中分离细菌并进行抗菌药敏试验的生物传感器。目标细...
传统方法难以在极低水平（单细胞/mL）实现对水传播病原体的超灵敏、选择性检测；即使采用ELISA或PCR等分子方法，也常需多次富集，费时费工。本研究将纳米介电电泳（Nano-DEP）微流控装置与表面增强拉曼散射（SERS）技术相结合，构建了一种新型便携式生物传感器，用于高灵敏度（单细胞/mL）检测和表征大肠杆菌O157:H7。研究开...
真实生物样品或环境样品中严重的背景荧光和散射光会显著降低基于荧光量子点（QDs）的荧光共振能量转移（FRET）传感器的灵敏度与准确性。为解决该问题，作者设计了一种基于磷光共振能量转移（PRET）的目标序列DNA生物传感器。该传感器以Mn掺杂ZnS（Mn-ZnS）室温磷光（RTP）量子点与聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）形成的...
细胞生化活性具有区室化特征，但目前缺乏可在活细胞中按区室化尺度可视化动态蛋白活性的通用方法。本文提出一类新的荧光生物传感器，可在活细胞中检测生化活性，空间分辨率最高比衍射极限提高三倍。这些 FLINC（接触诱导荧光涨落增强）生物传感器利用结合引起的蛋白荧光动力学变化，将激酶活性或蛋白-蛋白相互作用转化为荧光涨落变化，并可通过随机光学...
电容生物传感器是正在革新可穿戴传感系统和个人健康设备的新兴技术，能够在利用纺织品作为绝缘层的同时持续测量人体生物电信号。不同纺织材料具有独特的厚度、相对介电常数和吸湿等性质，会改变皮肤-电极电容并影响电容生物传感器的噪声水平与信号质量。本文旨在通过表征棉、亚麻、人造丝、尼龙、聚酯和PVC纺织物六种常见纺织材料，评估其作为绝缘层对电容...
本文报道了一项关于受控人体运动对光电容积脉搏波（PPG）信号影响的系统实验研究。研究分两组，分别纳入5名和18名受试者，在受试者完成站立、坐位、卧位及体位转换、手臂摆动和手腕旋转等设定运动时，同步监测呼吸频率、心率和局部血压等生理参数。所用手指式PPG探头为作者自研定制，集成微型三轴加速度计，旨在实现可重复佩戴并研究运动伪迹。实验记...
表面等离子共振（SPR）生物传感基于检测金表面分子识别材料修饰后局部折射率的微小变化，因此通常主要用于大分子检测。本文报道了一种适用于小分子检测的SPR生物传感平台，利用介导型酶微过氧化物酶-11（MP11）构建层层组装（LbL）薄膜。通过在顶层沉积葡萄糖氧化酶（GOx）或尿酸酶（UOx），分别检测葡萄糖和尿酸，检出限为3.4和0....