基于MXene/CRISPR级联放大的电化学发光生物传感器超灵敏检测FEN1酶活性及其癌症诊断应用

本文开发了一种集成Ti3C2 MXene纳米平台与CRISPR-Cas13a系统的级联放大电化学发光（ECL）生物传感器，通过DNA walker电路和共振能量转移调控机制，实现了对癌症标志酶Flap Endonuclease 1（FEN1）的超灵敏检测（检测限低至1.48 fU/mL），为早期癌症诊断提供了高信噪比、操作简便的分子检测新策略。

　　

Materials and chemical reagents

所有DNA寡核苷酸（包括分支DNA探针BDP、含UU凸环的环状DNA、DNA walker组件（轨道链、燃料链）以及 Ferrocene（Fc）修饰的发夹DNA）均由上海生工生物工程有限公司合成并经HPLC纯化。具体序列见支持信息表S1。重组人Flap Endonuclease 1（FEN1）、T4 DNA连接酶和T7 RNA聚合酶购自New England Biolabs（NEB，美国）。

The working principle

本电化学发光（ECL）生物传感器的工作原理如Scheme 1所示，包含两大功能模块：（A）信号响应界面的构建；（B）靶标触发的级联信号放大。（A）电极修饰与信号淬灭界面构建：首先通过在Ti₃C₂T_x MXene纳米片上共组装Ru(bpy)₃Cl₂和金纳米粒子（AuNPs）构建ECL活性纳米复合材料。

Conclusions

本研究开发了一种级联放大的电化学发光（ECL）生物传感器，用于超灵敏、特异地检测与多种癌症相关的关键生物标志物——Flap Endonuclease 1（FEN1）。该生物传感器表现出卓越性能，检测限低至1.48 fU/mL，且具有宽动态范围，可在加标人血清等复杂生物基质中实现精准检测。通过将CRISPR/Cas13a驱动的放大与DNA walker技术相结合，该平台成功将酶切事件转化为可定量ECL信号，展现出高选择性、稳定性和临床适用潜力。