基于CRISPR/Cas12a激活脂质体SERS信号放大的微流控芯片超灵敏氨苄青霉素检测技术

《Biosensors and Bioelectronics》：Integrated CRISPR/Cas12a-Activated Liposomal SERS Amplification in Microfluidic Chips for Ultrasensitive Ampicillin Detection

本文开发了一种集成CRISPR/Cas12a激活脂质体表面增强拉曼散射（SERS）信号的微流控芯片检测平台，通过催化发夹组装（CHA）将氨苄青霉素（AMP）浓度转化为DNA信号，结合Au@Ag基底实现双重信号放大，检测限低至740 aM，为高原等交通不便地区的抗生素残留现场检测提供了创新解决方案。

　　

Section snippets

Reagents and Instruments

详细试剂和仪器信息见支持材料实验部分S1。本研究采用Song等人报道的氨苄青霉素（AMP）高特异性核酸适体序列（解离常数K_d=13.4 nM），其序列为5’- GCGGGCGGGTTGTATAGCGG-3’，该序列已在多种生物传感平台中广泛应用于AMP检测。

Fabrication of Microfluidic Devices

使用AutoCAD设计微流道图案并制作光掩模，通过旋涂工艺制备具有特定结构的PDMS微流控芯片。

Working principle

方案1展示了基于CRISPR/Cas12a介导的脂质体放大策略的微流控芯片SERS检测氨苄青霉素工作原理。X射线光电子能谱（XPS）分析证实PDMS芯片成功修饰单链DNA（ssDNA）（图S1）。当AMP存在于CRISPR/Cas12a反应体系时，可激活Cas12a的反式切割活性，导致ssDNA浓度下降（图S2）。该平台巧妙利用脂质体包埋大量拉曼报告分子4-巯基苯硼酸（4-MPBA），并通过Au@Ag贵金属基底进一步增强拉曼信号，最终在1000 cm^-1、1036 cm^-1和1597 cm^-1处产生特征峰，实现从DNA信号到SERS信号的二次转化。

Conclusions

本研究成功构建了基于CRISPR/Cas12a介导脂质体SERS双信号放大策略的微流控芯片传感器。该传感器通过CHA与CRISPR/Cas12a的级联放大设计，结合SERS信号输出，不仅利用AMP核酸适体实现高特异性检测，更突破了传统方法在复杂基质样品检测中的技术瓶颈。