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用于DNA杂交检测的细芯光纤生物传感器
摘要： 实验展示了一种基于细芯光纤（TCF）干涉仪的实时无标记DNA生物传感器。该生物传感器通过将TCF熔接在两段单模光纤（SMF）之间并集成微流控通道构建而成。通过在TCF表面修饰单层聚-L-赖氨酸（PLL）和单链脱氧核糖核酸（ssDNA）探针，可在微流控通道中捕获目标DNA分子。研究测量并理论分析了不同生物传感反应过程中的传感器透射光谱，结果表明随着DNA杂交进程的推进波长呈现蓝移现象。由于具有低成本、操作简便且对DNA分子杂交检测效果良好等优势，该生物传感器在基因测序、医学诊断、癌症检测及环境工程等领域具有广阔应用前景。
关键词： 细芯光纤、生物传感器、微流控通道、模间干涉、DNA杂交
更新于2025-11-28 14:23:57
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基于绿色荧光蛋白的葡萄糖指示剂可报告活细胞中的葡萄糖动态变化
摘要： 葡萄糖是生物体最重要的能量来源。本研究开发了一系列基于单荧光蛋白（FP）的葡萄糖指示剂，命名为"绿色Glifons"，用于解析能量代谢相关分子间的层级与互作关系。三种指示剂对葡萄糖表现出不同的EC50值（50微米、600微米和4000微米），响应葡萄糖时产生约7倍的荧光强度变化。这些指示剂可可视化活体HeLa细胞胞质、质膜、细胞核及线粒体中的葡萄糖动态，也能在秀丽隐杆线虫咽肌中实现活体成像，并能检测小鼠血糖水平。最终，该指示剂适用于双色成像，揭示了小鼠胰腺MIN6 m9β细胞中葡萄糖与Ca2+的动态相互作用。我们认为这些指示剂将促进能量代谢的活体多色成像研究。
关键词： 生物传感器、人工甜味剂、双色成像、秀丽隐杆线虫、活细胞成像、葡萄糖、血糖水平、荧光蛋白
更新于2025-11-21 11:24:58
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一种基于结合诱导卷曲螺旋分子组装变化的荧光超分子生物传感器用于细菌检测
摘要： 任何传感器都需要的基本要素包括受体、信号转换器和检测器。我们在此报道了一种细菌生物传感器的构建方法，该传感器将所有必需的生物传感元件集成于一个超分子组装体中。这种超分子生物传感器基于双层八螺旋卷曲肽组装体，其外表面含有四价生物受体，核心部位嵌有环境敏感型荧光团。信号转换利用了自组装系统的非共价可逆特性——细菌的多价结合会引发超分子状态的构象变化，进而转化为差异化的荧光发射。实验表明，这种荧光超分子生物传感器（fSBs）能选择性检测大肠杆菌而排除其他细菌。由于fSBs具有耐热变性特性，在高温（50℃）下仍能保持细菌检测能力?；谙煊π猿肿幼樽疤宓纳锎衅骺山徊娇⒂糜诩觳飧髦执笮捅馄缴锒韵蠛蜕锎蠓肿?。
关键词： 大肠杆菌，超分子，生物传感器，细菌，自组装，肽基探针
更新于2025-11-21 11:08:12
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基于石墨相氮化碳量子点与金纳米颗粒间共振能量转移的超灵敏DNA分析电化学发光传感平台
摘要： 半导体量子点（QDs）的电致化学发光（ECL）被视为生物传感器制备的强大技术，然而其中所含重金属离子的固有毒性限制了其进一步应用。因此，寻找具有高电致化学发光（ECL）效率的环境友好型发光纳米材料成为迫切目标。本研究采用低温固态法制备了石墨相氮化碳量子点（g-CNQDs）。以共反应剂K2S2O8为媒介，在磷酸盐缓冲液中可观察到g-CNQDs的强阴极ECL信号。构建了g-CNQDs（发光体）与金纳米颗粒（受体）之间的新型ECL共振能量转移体系。通过将金纳米颗粒连接在发夹DNA（Hai-DNA）末端形成信号探针。当信号探针锚定在g-CNQDs上时，由于金纳米颗粒对g-CNQDs的ECL猝灭作用，发生ECL共振能量转移，导致ECL信号减弱。存在目标DNA（T-DNA）时，Hai-DNA的环状结构被T-DNA破坏，金纳米颗粒与g-CNQDs分离，从而阻碍ECL共振能量转移过程，ECL信号得以恢复。ECL强度与T-DNA浓度对数在0.02 fM至0.1 pM范围内呈线性关系，检测限为0.01 fM（3σ）?；诟肊CL共振能量转移体系，实现了T-DNA检测的高选择性和高灵敏度。
关键词： 石墨相氮化碳量子点、电化学发光、DNA、共振能量转移、生物传感器
更新于2025-11-14 17:04:02
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二维材料覆盖贵金属与磁性材料（镍）的表面等离子体共振传感器灵敏度增强
摘要： 本文采用传输矩阵法分析了基于Kretschmann构型的二维材料（如MoS2和石墨烯）与金及磁性材料镍构成的表面等离子体共振(SPR)传感器。研究发现：将MoS2层夹在金膜与镍膜之间，并在镍膜上叠加石墨烯层后，其灵敏度最高可提升至229°/RIU。同时观察到该传感器的灵敏度会随石墨烯和MoS2层数的变化而改变。我们预期这种高灵敏度SPR传感器有望应用于化学检测、医学诊断及生物检测等领域。
关键词： 二硫化钼，生物传感器，石墨烯，灵敏度，表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于二硫化钼-石墨烯杂化纳米结构与银金属层的超灵敏表面等离子体共振生物传感器
摘要： 基于等离子体技术的光学生物传感器是生物光子学领域的重要研究方向。石墨烯-二硫化钼（MoS2）复合结构在设计和制造高灵敏度光学生物传感器方面具有显著优势。本文提出了一种由纳米结构Ag/MoS2/石墨烯构成的高性能、高灵敏度光学生物传感器。该表面等离子体共振（SPR）生物传感器采用Kretschmann构型，通过研究不同状态下传感器的灵敏度增强效应，通过优化MoS2层数和金属层厚度，实现了传感器灵敏度的提升，最终获得最大灵敏度约190°/RIU。对于这种具有最高灵敏度的超灵敏SPR生物传感器，其MoS2和石墨烯层数均为2层，共振波长设定为680 nm。
关键词： 表面等离子体共振、二硫化钼、生物传感器、灵敏度、石墨烯
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于细胞色素c、石墨烯和金纳米颗粒组合的生物传感器构建
摘要： 基于细胞色素c（Cyt c）、电化学还原氧化石墨烯（ERGO）和金纳米粒子（AuNPs）在玻碳电极（GCE）上构建了一种生物传感器。该生物传感器电极命名为GCE/ERGO-全氟磺酸膜/AuNPs/Cyt c/全氟磺酸膜，其中ERGO-全氟磺酸膜通过先滴涂氧化石墨烯-全氟磺酸膜混合液再电化学还原沉积而成，AuNPs通过电化学还原直接沉积于ERGO-全氟磺酸膜修饰电极表面，其余组分采用滴涂干燥法沉积。研究了AuNPs沉积量对电极中Cyt c直接电化学行为的影响。以过氧化氢为检测物评估该生物传感器的性能，结果表明该传感器具有优异的分析性能，包括高灵敏度、宽线性范围、低检测限以及良好的稳定性、重现性和可靠性。
关键词： 金纳米粒子、细胞色素c、石墨烯、直接电化学、生物传感器、过氧化氢
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于结构设计的工程化谷胱甘肽转移酶及其在农药检测光学生物传感器开发中的应用
摘要： 在本研究中，我们采用基于结构的设计方法构建了一种对农药具有更高灵敏度的新型合成谷胱甘肽转移酶（PvGmGSTU）变体。分子建模研究表明，苯丙氨酸117位点（Phe117）是形成疏水结合口袋（H-site）并调节酶与外源化合物亲和力的关键残基。通过对该位点进行饱和突变，获得了具有不同动力学和结合特性的PvGmGSTU突变体库。针对25种不同农药的筛选显示，突变酶Phe117Ile的催化效率较野生型提高3倍，且对α-硫丹表现出更强的亲和力。基于这些催化特性，我们利用该突变酶开发了α-硫丹光学生物传感器：将酶包埋于烷基硅氧烷溶胶-凝胶体系中，并加入两种pH指示剂（溴甲酚紫和酚红）。其检测信号原理为：溶胶-凝胶包埋的GST受抑制后，催化反应释放的[H+]减少，通过包埋指示剂测定该变化。该检测方法在562 nm处的响应信号在pH 4-7范围内呈线性，α-硫丹在0-30 μM浓度范围内获得线性校准曲线。检测信号的重复性（相对标准偏差）约为4.1%（N=28）。该方法无需样品前处理步骤，成功应用于实际水样中α-硫丹的测定。
关键词： 谷胱甘肽转移酶，生物传感器，α-硫丹，农药测定，蛋白质工程
更新于2025-09-23 15:23:52
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无需扩增的直接荧光法测定细胞裂解物中端粒酶活性——基于嵌合DNA模板的银纳米簇
摘要： 研究人员开发了一种荧光探针，利用嵌合DNA模板银纳米簇（AgNCs）检测端粒酶活性。通过研究端粒酶延伸反应前（途径A）和后（途径B）的AgNCs形成过程发现，两种途径均会导致端粒酶阳性样本中AgNCs的黄色发射光（最佳检测激发/发射波长为470/557 nm）选择性淬灭。采用合成延伸DNA模拟端粒酶催化延伸反应研究了淬灭机制，结果表明淬灭源于端粒酶延伸产物中带有-TTA-环的平行G-四链体结构形成。该检测方法经不同癌细胞提取物验证，批内和批间变异系数均<9.8%。MCF7、RPMI 2650和HT29细胞系的检测限分别为15、22和39个细胞/μL。相比现有端粒重复扩增协议（TRAP）检测法，该方法在时间、灵敏度和成本方面均有显著提升。
关键词： 生物标志物、端粒、HT29细胞、生物传感器、G-四链体、MCF7细胞、银纳米簇、TRAP法、RPMI 2650细胞、癌症探针
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于小分子检测的微流控集成免光刻纳米光子生物传感器
摘要： 目前，标记技术主要用于研究小分子（分子量<500道尔顿）在低分析物浓度下的结合动力学及其检测。但该方法中用于偶联的荧光标签可能改变或阻碍目标分子的功能性。虽然无标记技术通过监测分析物常规形态下的结合过程能提供更精确的定量和动力学测量，但传统折射率传感设备仍无法实现低浓度小分子结合的监测。本文展示了一种无标记且经济高效的技术，可检测生物素（244道尔顿）等超低分子量生物分子在极低浓度下的存在。这种超高灵敏度是通过利用免光刻纳米光子腔的相位奇点特性实现的。所提出的四层金属-介质-介质-金属非对称法布里-珀罗腔在布鲁斯特角处呈现暗点和相位奇点。由于奇异相位行为依赖于腔体表面拓扑结构，在集成微流控的纳米光子腔反射模式中实现奇异相位极具挑战性。为解决该问题，特别设计的聚甲基丙烯酸甲酯微流控通道与腔体进行了集成。
关键词： 平面光学、小生物分子、法布里-珀罗腔、无光刻技术、无标记光学生物传感器、生物传感器
更新于2025-09-23 15:23:52