基于3D球形DNA纳米结构与CRISPR-Cas12a耦合的H1N1病毒超灵敏生物传感器研究

本研究创新性地构建了一种无需核酸提取的荧光生物传感器（3D-SDNC），通过3D球形DNA纳米结构自组装与CRISPR/Cas12a系统协同作用，实现了H1N1病毒的实时超灵敏检测（灵敏度达0.17拷贝/μL）。该技术突破传统qPCR的时空限制，检测时间缩短至40分钟，并在血清和牛奶基质中展现优异稳定性（回收率91.89%-104.03%），为病原体快速诊断提供了分子工程新范式。

　　

Highlight

本研究意外发现：3D球形DNA纳米结构的刚性结构赋予传感器卓越的储存稳定性，显著降低实验成本并缩短处理时间，为开发稳定高效的生物传感器指明新方向。

Characterization of 3D spherical DNA nanostructure

通过原子力显微镜（AFM）和动态光散射（DLS）共表征（图1a/b/c），3D球形DNA纳米结构展现出显著的空间构型特征。AFM拓扑图像清晰显示其高度规则的球形形貌，表面形态分析揭示其具有类球体的立体特征。定量DLS分析表明纳米结构粒径主要分布在50-60纳米范围（PDI=0.18），符合设计预期。

Conclusion

本研究成功构建基于3D球形DNA纳米结构与CRISPR-Cas12a的生物传感平台，实现H1N1病毒的超灵敏即时检测。主要创新发现包括：（1）方法学突破：建立无需核酸提取的检测范式，利用适体对完整病毒颗粒的特异性捕获能力，将检测时间压缩至45分钟；（2）性能优势：检测限达0.17拷贝/μL，灵敏度媲美qPCR；（3）意外发现：纳米结构的刚性显著提升储存稳定性，为POCT诊断提供新思路。