科學家開發出可定制的生物傳感器

　　近日，大連理工大學劉田教授團隊開發出可定制的生物傳感器，用于實時監測軟生物材料和活組織中的應力分布，相關成果發表在《自然-通訊》上。

　　在生物材料中，機械應力分布的可視化，對于理解生物過程和優化材料設計至關重要。然而，由于復雜動態性、結構多樣性和脆弱性等要求，活體軟材料的應力可視化仍然具有挑戰，需要技術創新。

　　團隊通過單分子力譜等微觀應力手段的幫助，基于極限應力范圍對各個元件進行合理設計，成功開發出FTSM-CBM-1。隨后，他們通過原位拉伸-FRET驗證了該探針的穩定性，確保了結果的可靠性。基于該平臺，通過簡單的浸泡即可實現對材料2D和3D應力的半定量可視化，進一步實現材料的微觀結構預檢及斷裂預警。檢測結果與有限元模擬高度吻合。

　　與人造材料相比，活體生物材料如昆蟲表皮，由于成分多樣、結構復雜、運動形式豐富以及生物安全性等，對應力分布的實時檢測提出更苛刻的要求。在此，FTSM-CBM-1可實現對蝗蟲跳躍過程（躍動模型）的準原位應力可視化以及對果蠅幼蟲蠕動過程（蠕動模型）的原位應力可視化，生物活力并未受到影響。而該運動過程中的應力轉移過程此前未得到任何直接證據的支持。

　　進一步地根據待測物的差異，團隊篩選了不同的碳水化合物結合域，并設計了FTSM-CBM-2，實現更廣譜的生物材料的可視化應力檢測。例如，對植物莖稈的彎曲應力可視化將有助于抗倒伏作物品種篩選。