基于DNAzyme激活滚环扩增级联纳米机器实现结核病单核苷酸突变的亚飞摩尔检测

本综述系统介绍了利用DNAzyme激活的滚环扩增（RCA）级联纳米机器技术，实现了对结核病相关单核苷酸突变（SNP）的超高灵敏度检测（检测限达亚飞摩尔级别）。该研究通过构建多功能纳米平台，将靶标识别、信号转换与级联放大有机结合，为病原体突变检测提供了新范式（SERS、Au NPs、CNTs等技术应用），在精准医疗和分子诊断领域具有重要应用价值。

　　

Highlight

突破性亮点：本研究成功开发了一种光化学合成方法，将高密度、单分散的金纳米粒子（Au NPs）精准负载于碳纳米管（CNTs）表面，构建出具有卓越热稳定性（耐受400°C高温）和超灵敏表面增强拉曼散射（SERS）活性的CNTs@Au NPs纳米复合材料。这一创新基底实现了对两种关键天然叶酸形式——5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）和5-甲酰基四氢叶酸（5-FTHF）的原位高温分子指纹识别与精准区分，检测灵敏度高达10^-8 M，为膳食补充剂和强化食品中叶酸质量控制提供了强大工具。

Results and discussion

结果与讨论：

通过氙灯照射碳纳米管前体与氯金酸（HAuCl₄）溶液，我们成功在CNTs表面原位生长出均匀分布的Au NPs。透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征显示，所得CNTs@Au NPs复合材料具有优异的微观结构可控性。机理研究表明，CNTs表面的羟基（-OH）在光照下被激发产生高能光子，为金离子的还原提供了驱动力。该基底在高温条件下（≤100°C）仍保持稳定的SERS活性和信号一致性，甚至对结晶紫（CV）分子的检测限低至10^-12 M，展现出“热稳健”的增强特性。

利用5-MTHF的热不稳定性与5-FTHF的热稳定性差异，我们通过原位高温SERS技术实时监测了二者在升温过程中的结构变化。结果显示，5-MTHF在高温下发生特征性化学结构转变，而5-FTHF则保持稳定，从而产生截然不同的分子指纹图谱。这种基于本征信号差异的直接区分策略，避免了传统间接探针法的干扰问题，显著提升了检测准确性与特异性。

此外，CNTs@Au NPs基底对混合叶酸样品展现出卓越的定量分析能力，并在实际样本检测中表现出可靠性能，为市场中叶酸产品的真伪鉴别与质量监控提供了创新解决方案。

Conclusion

结论：

我们开发的光化学合成策略成功制备了具有高热稳定性和超灵敏SERS响应的CNTs@Au NPs纳米复合材料。该材料不仅实现了对结构相似叶酸分子（5-MTHF与5-FTHF）的高温原位指纹区分，还展示了在实际应用场景中的巨大潜力。这项工作为食品营养分析、生物传感器设计和分子诊断技术提供了新的材料平台与研究方法。