基于特异性适配体筛选与DNA步行者驱动CRISPR/Cas12a级联放大的5-甲基四氢叶酸电化学/比色双模传感器研究

本研究通过Capture-SELEX技术筛选获得高亲和力5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）适配体D1a，创新性构建了结合DNA Walker（DNA步行者）驱动CRISPR-Cas12a反式切割系统的双模传感器。采用CuMOF@CuO@RuO2@IrO2纳米材料作为多功能指示剂，实现电化学（检测限0.044 ng/mL）与比色（0.114 ng/mL）双信号输出，为营养评估提供新方法。

　　

Highlight

本研究亮点在于：通过创新性整合DNA步行者（DNA Walker）驱动的CRISPR-Cas12a级联放大系统与多功能纳米材料，实现了对5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）的超灵敏双模检测。该策略突破了传统检测方法在特异性与灵敏度上的局限，为临床营养监测和代谢疾病研究提供了全新工具。

Materials and Methods

材料与方法

具体试剂、材料、仪器及部分方法详见支持信息（Supporting information）。关键实验步骤包括：1）采用固定化DNA文库的Capture-SELEX技术筛选适配体；2）通过截短非结合区优化获得高亲和力适配体D1a；3）构建CuMOF@CuO@RuO₂@IrO₂纳米复合材料作为双功能信号指示剂。

Enrichment of specific aptamers for 5-MTHF

5-MTHF特异性适配体富集

如图1A所示，针对小分子5-MTHF的特性，采用DNA文库固定化的Capture-SELEX策略。该技术通过在随机区插入固定序列，既保留了靶分子天然构象，又通过生物素-链霉亲和素系统实现高效筛选。经非结合区截短优化后，获得结合解离常数（K_d）达39 nM的高性能适配体。

Conclusion

结论

本研究成功开发出基于适配体D1a的双模传感器，整合了纳米材料催化（CuMOF@CuO@RuO₂@IrO₂）、DNA步行者扩增和CRISPR-Cas12a反式切割三重放大机制。该平台不仅实现食品样品中5-MTHF的超灵敏检测，更为小分子靶标的多模态精准识别提供了创新范式。