Fe3O4@Au纳米粒子介导的磁分离结合CRISPR/Cas12a技术用于超灵敏检测食源性致病菌

快速检测诸如金黄色葡萄球菌和沙门氏菌之类的食源性病原体对于确保食品安全至关重要。本文介绍了一种将CRISPR/Cas12a与Fe₃O₄@Au纳米粒子相结合的磁控电化学生物传感器，旨在实现超灵敏和多重检测。通过利用磁性分离CRISPR切割的单链DNA与Fe₃O₄@Au纳米粒子，该传感器避免了复杂的电极修饰，能够直接读取信号。这种方法将工作流程缩短至65分钟，同时检测限达到2 CFU/mL。此外，该传感器在45天内表现出信号稳定性，并通过能够分别检测革兰氏阳性（金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性（沙门氏菌）病原体，展示了其多功能性。

检测原理

本研究将CRISPR/Cas12a与Fe₃O₄@Au驱动的磁控技术相结合，开发了一种用于食源性病原体检测的新型生物传感器。（1）通过用Fe₃O₄@Au实现的磁分离取代电极固定探针，简化生物传感器的制备；（2）通过可编程crRNA设计实现对金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的多重检测；（3）验证该平台在复杂食品基质中的稳健性。目标触发的RPA扩增激活CRISPR/Cas12a切割Fe₃O₄@Au-ssDNA，从而释放亚甲基蓝（MB），以便磁收集并在MoS₂/MWCNT修饰电极上进行后续检测。这种集成方法为快速、现场食品安全监测建立了一个变革性的框架。

检测性能

为表面附着细菌生长过程中的种群动力学和抗性进化提供了新的见解。本研究提出了一种基于磁力控制的CRISPR/Cas12a电化学生物传感器，用于病原体检测，解决了传统基于CRISPR的平台所存在的局限性。与需要将sDNA修饰的电极进行孵育并进行一系列测量的间接检测方法不同，通过磁分离Fe₃O₄@Au结合的切割产物实现了直接检测，消除了复杂的预处理和信号干扰。该传感器实现了2 CFU/mL的超低检测限，并在45天内保持信号稳定性，优于传统系统在5 天内会降低20%的情况。

简化的工作流程将总检测时间缩短至65分钟，同时允许在不同的检测中分别检测革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。该传感器在牛奶中表现出高特异性，并且通过SPCE集成实现了现场检测。通过将CRISPR可编程性与磁控制相结合，该平台建立了一种强大的、用户友好的快速和多重病原体检测模式，将高灵敏度与在资源匮乏环境中实际部署的实用性相结合。

参考文献：

Guo Y, Guo W, Li C, et al. Fe₃O₄@ Au Nanoparticle-Enabled Magnetic Separation Coupled with CRISPR/Cas12a for Ultrasensitive Detection of Foodborne Pathogens[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2025.