基于CRISPR/Cas12a介导的级联链置换与分裂gRNA的无标记电化学适体传感器用于微塑料的高灵敏检测

本研究创新性地开发了一种基于分裂gRNA的CRISPR/Cas12a（SCas12a）介导级联链置换反应（CSDR）的无标记电化学适体传感器（CRISPR-MP），通过G-四链体（G4）/血红素（hemin）复合物信号转换，实现了聚氯乙烯（PVC）/聚苯乙烯（PS）的高灵敏度检测（检出限分别达37 ng/mL和45 ng/mL）。该技术突破了传统CRISPR检测对PAM序列的依赖，为环境微塑料（MP）监测提供了低成本、高特异性的新策略。

Highlight

本研究亮点：

1）首次利用SCas12a的sRNA驱动级联链置换反应（CSDR），建立了新型双信号放大技术；

2）创新性地将CRISPR系统与适体联用，实现了微塑料（MP）的高特异性检测。

Materials and Reagents

材料与试剂：

所有寡核苷酸序列（表S1）由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。微塑料（MPs）购自东莞市文生塑料原料有限公司。血红素（hemin）、二甲基亚砜（DMSO）和6-巯基己醇（MCH）购自阿拉丁试剂（上海），Cas12a蛋白购自美国NEB公司。

Principle of the CRISPR-MP

CRISPR-MP系统原理：

如图1所示，富G序列通过Au-S键固定在金电极表面，MCH封闭电极活性位点。当存在K⁺时，富G序列与hemin形成G4/hemin复合物。若无目标物PVC/PS，"锁定-激活"探针（由PP与AP-1/AP-2杂交形成）保持稳定，SCas12a的DNA酶活性未被激活。当目标物存在时，分裂gRNA介导的CSDR触发异源双链形成，激活SCas12a的反式切割活性，切割电极表面G4/hemin复合物导致电流信号降低。

Conclusions

结论：

本研究开发的CRISPR-MP系统具有三大优势：1）基于MP高亲和力适体的选择性识别；2）以Cas12a的sRNA作为燃料探针，简化了传统CSDR-Cas12a策略的探针设计；3）无标记电化学检测兼具高灵敏度与低成本特性，为环境与食品中MP监测提供了创新工具。