基于Y型DNA与CRISPR-Cas12a协同作用的黄曲霉毒素B1超灵敏荧光适体传感器研究

《Food Bioscience》：A Y-shaped DNA-CRISPR-Cas12a Synergy fluorescent aptasensor for ultrasensitive detection of Aflatoxin B1

本文创新性地将Y型DNA纳米结构与CRISPR-Cas12a系统协同整合，开发了一种新型荧光适体传感器。该传感器以AFB1特异性适体（Apt）为分子开关，通过链置换反应（SDR）生成富含激活序列的Y型DNA组装体，精确激活Cas12a的反式切割（trans-cleavage）活性，并利用磁性 beads（MBs）分离和氧化石墨烯（GO）吸附实现双重背景抑制。该平台展现出超高灵敏度（检测限0.022 ng/mL）、宽线性范围（0.05–500 ng/mL, R2 = 0.995）及优异特异性，为复杂食品基质中痕量霉菌毒素检测提供了高性能解决方案。

　　

Highlight

材料与仪器

本研究使用的所有寡核苷酸均由上海生物工程技术有限公司合成并经HPLC纯化。这些DNA链在使用前用50 mmol/L Tris-HCl缓冲液（pH 7.4）稀释至工作浓度。详细的实验材料和方法见支持信息。

荧光适体传感器的构建

MBs@cDNA的制备步骤如下：取4 μL 10 mg/mL的MBs转移至200 μL离心管中，用50 μL缓冲液I洗涤三次。随后，...

荧光适体传感器的检测原理

图1展示了用于AFB1检测的荧光适体传感器的工作原理。首先，通过链霉亲和素-生物素亲和力将cDNA固定在包被有链霉亲和素的MBs上，制备MBs@cDNA。然后将MBs@cDNA与AFB1和Apt一起孵育，使Apt与AFB1结合，从而暴露互补的cDNA。随后，将H1、H2和H3（各含有20个胸腺嘧啶（T）碱基）退火形成发夹结构，并引入MBs@cDNA混合物中。暴露的cDNA...

结论

总之，本研究通过创新性地整合CRISPR-Cas12a的反式切割活性、Y型DNA的空间限制效应和双重背景抑制策略，开发了一种荧光适体传感器。Y型DNA纳米结构通过其三维架构增强了结合稳定性，并在锚定到MBs上时创建了一个空间受限的微环境，显著加快了Cas12a介导的ssDNA切割动力学。这种协同设计实现了...

CRediT作者贡献声明

Yawei Huang: 审阅与编辑，监督，资源，资金获取，形式分析，概念化。 Muyue Li: 初稿撰写，方法论，形式分析，数据整理。 Zhuang Yang: 验证，调查，数据整理。 Min Wei: 审阅与编辑，可视化，监督。 Zhiguang Suo: 监督，形式分析。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本报告的工作。

致谢

本研究由河南省重点科技项目（242102320270）、郑州市协同创新专项（21ZZXTCX15）和河南工业大学博士后科研基金（21450082）资助。