综述：等温扩增技术在DNA水凝胶生物传感中的整合应用

这篇综述系统阐述了等温核酸扩增技术（INAATs）与DNA水凝胶的协同整合策略，通过酶依赖型（如LAMP、RPA、RCA）和酶非依赖型（如HCR、CHA）扩增方法，克服了传统水凝胶机械稳定性差、灵敏度低等局限，同时解决了INAATs依赖复杂仪器的问题，为即时检测（POCT）提供了新型生物传感平台。

　　

合成方法学视角下的DNA水凝胶构建

DNA水凝胶可分为纯DNA型与杂化型两类。前者通过DNA纳米结构单元自组装或链置换反应构建，后者则整合聚合物/纳米材料以增强功能。例如，滚环扩增（RCA）产生的长单链DNA可同时作为支架与信号放大器，而杂交链式反应（HCR）生成的枝状网络能提升机械强度而不影响孔隙率。

INAATs与水凝胶的协同增效机制

酶依赖型策略如重组酶聚合酶扩增（RPA）能在水凝胶内实现局部高浓度扩增，突破扩散限制；酶非依赖型如熵驱动催化（EDC）则通过热力学调控实现自发组装。这种整合使检测限降低至阿摩尔级，并通过溶胀度变化实现裸眼读数。值得注意的是，Hg²⁺激活的Mg²⁺-DNAzyme系统可将金属离子检测灵敏度提升100倍。

CRISPR-Cas系统的革命性整合

当CRISPR-Cas12a的trans-cleavage活性与CHA扩增耦合时，可在水凝胶中实现"信号级联放大"。实验显示，这种设计对SARS-CoV-2核酸的检测限达5拷贝/μL，且通过荧光猝灭效应实现可视化判读。

智能材料与便携化突破

基于功能核酸（FNAs）的刺激响应性水凝胶，如pH敏感的i-motif结构，已成功集成到微流控芯片。最新研究将LAMP扩增产物引发的水凝胶相变与智能手机比色分析结合，使埃博拉病毒检测时间缩短至30分钟。

挑战与展望

当前瓶颈在于多重靶标检测时的交叉反应控制，以及长期储存稳定性。未来发展方向包括：①开发室温稳定的冻干水凝胶试剂盒；②整合机器学习算法优化多靶标识别路径；③探索类器官模型中的活体传感应用。