蔡仁/杨红芬Anal. Chem.：智能手机介导的“一体式”生物传感芯片，用于视觉和价值辅助检测

研究内容

近日，湖南大学蔡仁/南华大学杨红芬基于CRISPR/Cas12a交叉切割技术和高效纳米酶，制造了一种智能手机介导的自供电生物传感器，用于检测miRNA-141。AuPtPd@GDY纳米酶作为一种新型纳米酶和信号放大协同作用加速器，表现出催化级联显色反应的优异能力和高电导率，以增强miRNA-141测定的电化学信号。在CRISPR/Cas12a横切S2葡萄糖氧化酶（S2-GOD）后，电化学信号减弱，通过监测信号的减少来检测miRNA-141。相关工作以“A Smartphone-Mediated “All-In-One” Biosensing Chip for Visual and Value-Assisted Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.作者报告了一种基于CRISPR/Cas12a交叉切割技术和高效纳米酶的新型自供电生物传感器，用于视觉和价值辅助检测miRNA-141。

要点2.发夹H2顺序地使miRNA-141和ExoIII（即核酸外切酶）杂交，形成ExoIII-H2-miRNA-141，这是一种环状结构，经ExoIII特异性切割后释放出miRNA-141，H2仍呈发夹环形式。释放的miRNA-141进一步参与下一个循环过程。当Cas12a/crRNA复合物（一种DNA切割酶）被添加到阳极室中时，形成Cas12a/crRNA/H2二倍体结构，激活Cas12a的核酸酶切割活性，以非特异性消化S2葡萄糖氧化酶（S2-GOD，即单链核苷酸）。S2-GOD完全降解后，生物传感器的电化学信号减弱，在此过程中检测到miRNA-141。

要点3.自供电生物传感器能够实现miRNA-141的数值辅助和视觉检测，检测限分别为3.1和15 aM。基于双模自供电传感系统，设计了一种智能手机介导的“一体式”生物传感芯片，实现了对miRNA-141的实时智能监测。

这项工作为设计多功能生物传感器提供了一种新方法，以实现肿瘤生物标志物的可视化和便携式检测。

研究图文

图1. AuPtPd@GDY的表征。

图2. 电极修饰过程。

图3.（a）AuPtPd@GDY纳米酶机制示意图.（b）不同反应体系的紫外-可见光谱。（c）催化反应体系中·OH的EPR谱。催化过程中的（d）自由能图和（e）状态密度。

图4.（a）在电化学模式下，存在不同浓度的miRNA-141的自供电生物传感器的E ocv 。（b）E ocv 和miRNA-141浓度之间的关系（插图：校准图）。（c）在比色模式下，在不同浓度的miRNA-141存在下，自供电生物传感器的紫外-可见吸收率。（d）紫外吸光度（652 nm处）和miRNA-141浓度之间的关系（插图，反应溶液颜色变化的照片图像）。

文献详情

A Smartphone-Mediated “All-In-One” Biosensing Chip for Visual and Value-Assisted Detection

Jing Xu, Yujin Li, Futing Wang, Hongfen Yang,* Ke-Jing Huang, Ren Cai,* Weihong Tan

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c03854

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