双效CRISPR/Cas12a系统增强水凝胶荧光适配体传感器用于水中四环素的一锅法检测

《Biosensors and Bioelectronics》：Dual-acting CRISPR/Cas12a system enhanced hydrogel fluorescent aptasensor for one-pot detection of tetracycline in water

本文报道了一种基于聚丙烯酰胺-脱氧核糖核酸（PAM-DNA）水凝胶与双效CRISPR/Cas12a系统集成的新型无扩增荧光适配体传感器，用于水中四环素（TC）的超灵敏快速检测。该传感器通过单个适配体-靶标结合事件同步激活双CRISPR RNA（crRNA），实现Cas12a的双重激活，从而在10分钟内完成一锅法检测，检测限低至0.035 μg/L，且对复杂水基质具有优异抗干扰能力，为环境抗生素监测提供了新策略。

　　

亮点

材料与方法

请参阅支持信息（SI）获取以下内容：1）试剂、材料和缓冲液（寡核苷酸序列列于表S1，通过Mfold算法热力学建模计算的Apt、S1、S2预测二级结构构象如图S1所示）；2）仪器设备；3）PAM-DNA水凝胶的制备及试剂封装；4）聚丙烯酰胺凝胶电泳；5）统计分析。

双效CRISPR/Cas12a系统增强的PAM-DNA水凝胶荧光适配体传感器的传感机制

双效CRISPR/Cas12a系统增强的PAM-DNA水凝胶荧光适配体传感器检测TC的传感机制如图1所示。在水凝胶中，核心支架通过两个并行途径形成：（i）丙烯酰胺（AM）单体聚合成PAM链，（ii）AM单体与丙烯酸修饰的DNA链（S1和S2）同时发生自由基交联。这些DNA链可通过与TC特异性适配体（Apt）的碱基配对形成"S1–Apt–S2"复合物。

结论

总之，我们制备了一种基于PAM-DNA水凝胶与双效CRISPR/Cas12a系统集成的无扩增荧光适配体传感器，能够实现水生环境中TC的超灵敏、简便、快速和高通量检测。单个适配体-靶标特异性分子结合事件实现的双重Cas12a激活，达到了0.035 μg/L的检测限（LOD），与两个相应的单crRNA系统相比，灵敏度分别提高了约10.6倍和5.6倍。