基于AuPt功能化卟啉铝有机凝胶的CRISPR增强低电位ECL传感器用于超灵敏黄曲霉毒素B1检测

本文报道了一种集成AuPt纳米粒子功能化卟啉铝有机凝胶（P-AlOG@AuPt）发射体与增强型CRISPR/Cas12a放大模块的超灵敏低电位电化学发光（ECL）传感器，用于食品安全相关黄曲霉毒素B1（AFB1）检测。该传感器在-0.8 V低电位下展现强ECL发射，通过协同催化发夹组装（CHA）预扩增和四面体DNA纳米结构（TDN）锚定的ssDNA报告基因显著提升CRISPR/Cas12a切割效率，实现对AFB1的线性检测（0.1 pg·mL?1-500 ng·mL?1）和超低检测限（0.044 pg·mL?1），为霉菌毒素监测提供了创新平台。

　　

Section snippets

Preparation of P-AlOG and P-AlOG@AuPt

首先，将TCPP（23.7毫克）和AlCl₃·6H₂O（28.8毫克）分别溶解于乙醇（3毫升）和水（3毫升）中，并进行超声处理。接着，将TCPP溶液快速注入等体积的AlCl₃·6H₂O溶液中，然后将混合溶液置于环境温度下直至形成紫色凝胶（图S1）。通过离心收集紫色凝胶产物，并使用去离子水多次彻底清洗以去除未配位的金属离子和配体，最终获得纯净的P-AlOG。为了制备P-AlOG@AuPt，将预先合成的P-AlOG分散在水中，然后依次加入氯金酸（HAuCl₄）和氯铂酸（H₂PtCl₆）溶液，并在冰浴中缓慢加入硼氢化钠（NaBH₄）进行还原反应。反应完成后，通过离心收集P-AlOG@AuPt复合材料，并用水清洗以备后用。

Characterization of P-AlOG and P-AlOG@AuPt

通过形态学和光学表征证实了P-AlOG和P-AlOG@AuPt的成功合成。扫描电子显微镜（SEM）图像显示P-AlOG呈现出疏松的海绵状结构（图1A），而P-AlOG@AuPt则显示出双金属AuPt均匀地原位富集在P-AlOG上（图1B）。同时，X射线光电子能谱（XPS）分析（图1C）和能量色散X射线（EDX）谱辅助的元素分布分析（图S3）进一步证实了Al、C、N、O、Au和Pt元素在P-AlOG@AuPt中的成功存在。此外，紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱被用来研究材料的光学性质。与单纯的P-AlOG相比，P-AlOG@AuPt显示出更强的吸收和荧光发射强度，这归因于AuPt纳米粒子的表面等离子体共振效应和能量转移作用。这些结果表明，我们成功制备了具有优异光学性能和结构的P-AlOG@AuPt复合材料，为后续的低电位ECL传感应用奠定了坚实基础。

Conclusion

总之，我们通过整合高效P-AlOG@AuPt发射体和增强型CRISPR/Cas12a放大模块，构建了一种用于超灵敏AFB1检测的超灵敏CRISPR增强低电位ECL传感器。具体而言，原位富集的双金属AuPt可以加速S₂O₈^2?的还原过程，产生丰富的SO₄^•?，从而有效提升ECL性能。同时，P-AlOG@AuPt具有-0.8 V的低工作电位，能有效减少副反应并保持生物分子的活性。此外，协同的CHA预扩增和TDN锚定的ssDNA报告基因策略显著提高了CRISPR/Cas12a在传感界面上的切割效率，从而实现了对AFB1的超高灵敏度检测。该传感器在实际大米样品中的AFB1定量检测中表现出优异的实用性，为食品安全监测和更广泛的生物医学应用提供了一个有前景的低电位ECL传感平台。