开发基于四元素掺杂碳点的荧光比率报告平台，用于CRISPR/Cas驱动的核酸精准检测

《Analytical Chemistry》：Fabricating Four-Element Doped Carbon Dots-Based Fluorescent Ratiometric Reporter Platform for CRISPR/Cas-Driven Precise Sensing of Nucleic Acids

双发射荧光比率CRISPR/Cas系统通过四元素掺杂碳点提升检测灵敏度和抗干扰性，水热法制备材料并优化荧光特性，应用于核酸监测如COVID-19检测。

　　

传统的CRISPR/Cas传感平台在基于报告基因的检测方式上存在诸多缺点，包括易受干扰、光漂白现象、由于单一输出信号导致的低稳定性以及检测结果对探针浓度的依赖性。本文提出了一种基于碳点（CDs）的双发射荧光比率型CRISPR/Cas报告基因平台，用于生物传感和其他分析应用，以克服传统报告基因的局限性。该平台结合了比率检测技术的优势以及四元素掺杂碳点（4D CDs）作为传感元件的优点。掺杂工艺显著提升了碳点的光学和物理化学性能，并减少了干扰因素的影响。通过水热法及Box-Behnken设计、方差分析等统计工具，合成了一系列N、P、S和Cu共掺杂的4D CDs，从而增强了其光物理特性、表面结构及检测灵敏度。红色发射的碳点采用类似方法但使用不同的前驱体制备而成。最终，这种最佳的4D CDs（蓝色和红色发射）被应用于荧光比率型CRISPR/Cas报告基因系统，实现多种检测需求。本研究揭示了控制掺杂过程以制备4D CDs的原理，并阐明了比率型双发射CRISPR/Cas报告基因在精准检测中的应用机制。我们期待这项技术能广泛应用于商业分析、生物传感、即时检测（POC）等领域。