基于熵驱动链置换反应(ESDR)与催化发夹组装(CHA)的G-四链体荧光适体传感器检测妥布霉素

针对食品中妥布霉素(TOB)残留检测存在的设备昂贵、操作复杂等问题，河北科研团队开发了一种基于熵驱动链置换反应(ESDR)和催化发夹组装(CHA)的双循环级联放大荧光适体传感器。该技术通过TOB适体结合触发ESDR释放tDNA，进而激活CHA反应暴露G-四链体结构，结合NMM染料产生荧光信号，检测限低至0.17?pg/mL，为食品安全的快速灵敏检测提供了新策略。

　　

抗生素滥用导致的食品安全问题日益严峻，妥布霉素(TOB)作为氨基糖苷类抗生素，在畜牧业中的过度使用可能引发听力损伤、抗生素耐药性等健康风险。虽然欧盟已制定200?μg/kg的牛奶残留限量标准，但现有检测技术如LC-MS/MS存在设备昂贵、操作复杂等瓶颈。为此，河北的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项突破性研究，开发出基于DNA纳米技术的无标记、无酶荧光传感器。

该研究采用熵驱动链置换反应(ESDR)和催化发夹组装(CHA)双重信号放大机制。当TOB存在时，其与适体结合释放触发DNA(tDNA)，tDNA通过ESDR反应暴露CHA反应的引发链，进而驱动发夹探针组装形成G-四链体结构。加入N-甲基中卟啉IX(NMM)染料后，G-四链体特异性荧光信号被激活，实现信号级联放大。

主要技术方法

1. 构建TOB适体-tDNA复合物(A-T)作为识别元件
2. 设计ESDR反应体系（含M1/M2/M3中间体）和CHA发夹探针(H1/H2)
3. 利用聚丙烯酰胺凝胶电泳验证DNA组装过程
4. 通过荧光光谱检测NMM-G四链体信号（激发/发射波长399/610?nm）
5. 采用加标回收实验验证实际样品检测性能

研究结果
Reagents
筛选出TOB特异性适体，优化KCl浓度(100?mM)以稳定G-四链体结构。

Principle of fluorescent aptamer sensor based on ESDR and CHA
ESDR反应通过5'端toehold介导的链置换实现，CHA反应产生大量含G-四链体的双链DNA，信号放大效率达传统方法的8.3倍。

Conclusion
传感器检测限为0.17?pg/mL，较ELISA灵敏度提升3个数量级。加标样品检测结果与LC-MS/MS高度一致(p>0.05)，且能区分TOB与卡那霉素(KAN)、四环素(TC)等结构类似物。

意义与创新
该研究首次将ESDR与CHA联用于TOB检测，突破传统酶促反应的局限性：

1. 无酶系统避免假阳性，成本降低60%
2. 双循环放大使信噪比提升12倍
3. NMM染料实现免标记检测，操作时间缩短至35分钟
4. 为其他小分子污染物检测提供普适性技术框架

正如通讯作者Wei Zhang强调，这项技术有望成为食品安全监管的现场筛查工具。研究获得国家自然科学基金(32172288)等多项资助，相关成果已申请发明专利。