DNA水凝胶-CRISPR生物传感器的技术原理

该研究开发的新型生物传感器结合了CRISPR/Cas12a系统和DNA水凝胶技术。首先，通过PCR扩增从细菌中提取的目标DNA，激活Cas12a的转切割活性，进而实现二次信号放大。DNA水凝胶通过单链DNA（ssDNA）连接子整合，连接子被Cas12a切割后，水凝胶溶解，恢复荧光信号，从而实现信号转导。检测结果可以通过微孔板读取器进行荧光检测，或者通过智能手机等便携设备进行视觉检测。

检测性能验证

研究人员通过一系列实验验证了该生物传感器的性能。实验结果表明，CRISPR/Cas12a系统能够特异性地识别沙门氏菌的invA基因，并激活转切割活性，切割DNA水凝胶中的连接子，恢复荧光信号。此外，研究人员还优化了检测条件，包括DNA水凝胶与CRISPR系统的体积比、crRNA的浓度和反应时间，以提高检测的灵敏度和稳定性。

实际应用

为了评估该生物传感器在实际样品中的适用性，研究人员选择了鸡肉和牛奶两种常见的食品基质进行测试。实验结果表明，该生物传感器能够在鸡肉和牛奶样品中准确检测到不同浓度的沙门氏菌，回收率在94.77%至109.68%之间，显示出良好的实际应用潜力。

关键发现

1、基于DNA水凝胶-CRISPR生物传感器的荧光检测方法在6.2×10²至6.2×10⁶ CFU/mL的沙门氏菌浓度范围内表现出良好的线性关系，检测限低至150 CFU/mL。

2、DNA水凝胶通过荧光共振能量转移（FRET）机制实现荧光猝灭。当CRISPR/Cas12a系统切割连接子后，水凝胶解离，荧光信号恢复。实验中，DNA水凝胶的荧光猝灭效率超过90%，且在7天内保持稳定，显示出良好的光稳定性。

3、该生物传感器在实际食品样品（如鸡肉和牛奶）中表现出良好的检测性能，能够准确检测到不同浓度的沙门氏菌，回收率在94.77%至109.68%之间。这表明该方法不仅适用于实验室环境，还具有实际应用的潜力。