DNAzyme介导的指数信号放大平台在食源性致病菌精准多重检测中的应用研究

本文推荐一种基于DNAzyme介导的指数扩增反应（D-EXPAR）的新型检测平台，通过竞争性结合适配体（Apt）激活DNAzyme切割荧光分子信标，结合自反馈策略实现指数级信号放大。该技术可特异性检测大肠杆菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium），灵敏度达4.7-5.5 CFU mL?1，线性范围2.7×101-2.7×107 CFU mL?1，实际样品回收率90.00%-111.57%，为食源性致病菌快速检测提供了高灵敏度、多靶标同步分析的解决方案。

　　

Highlight

食源性致病菌严重威胁食品安全，但其精准快速检测仍具挑战性。本研究提出一种DNAzyme介导的指数扩增反应（D-EXPAR）传感平台，通过适配体（Apt）竞争性结合靶细菌激活DNAzyme，切割带有荧光团和淬灭剂的发夹分子信标，释放埋藏在茎部的次级触发片段，开启自反馈驱动的持续指数扩增。荧光强度与目标菌浓度（2.7×10¹-2.7×10⁷ CFU mL^?1）呈线性相关，对大肠杆菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的检测限分别达4.7和5.5 CFU mL^?1，实际样品回收率90.00%-111.57%。

Materials and reagents

所有材料和仪器（包括DNA序列见表S1）详见支持信息。

Oligonucleotides preparation

原始寡核苷酸溶液用无核酸酶水配制，-4°C保存。适配体（Apt）序列基于前期研究设计，通过1:1摩尔比与触发DNA（tDNA）杂交制备封闭态Apt。

Mechanism of the D-EXPAR sensing platform

该平台整合DNAzyme的精准切割能力与自反馈策略，实现荧光信号的指数放大（如方案1所示）。靶细菌存在时，Apt与细菌的高亲和力驱动识别探针解离，暴露触发DNA并通过链置换反应（TMSD）激活DNAzyme，持续切割荧光发夹探针。释放的片段作为次级触发物激活更多DNAzyme，形成指数级信号放大。

Conclusion

D-EXPAR平台通过DNAzyme驱动的自反馈信号放大策略，实现了低丰度致病菌的特异性和多重检测。基于Apt功能化磁珠识别探针、DNAzyme多组分放大器和多功能荧光发探针的设计，避免了繁琐的核酸提取步骤，为食品中病原菌检测提供了高灵敏、可编程的解决方案。