突破！吉林大学研发 PSR-CRISPR 集成检测平台，60 分钟可视化筛查食源性致病菌

食源性致病菌污染引发的食品安全事件，在中低收入国家造成了沉重的公共健康负担，其中金黄色葡萄球菌作为主要致病菌之一，常导致大规模流行病爆发。传统检测方法如培养法、ELISA 和 PCR 等，存在操作复杂、依赖精密仪器和专业人员等局限，难以满足资源有限地区的现场快速检测需求。为此，吉林大学研究团队开发了一种集成聚合酶螺旋扩增（PSR）与 CRISPR/Cas12a 系统的便携式可视化检测平台，为食源性致病菌的即时检测提供了创新解决方案。

该检测平台的核心是内外管（IOT）设计，巧妙解决了 PSR 反应（60-65℃）与 CRISPR/Cas12a 反应（25-47℃）的温度不兼容问题，同时避免了手动转移样本导致的气溶胶污染。外管装载 PSR 扩增体系，内管预置 CRISPR 荧光检测试剂，通过简单离心即可实现两体系的混合反应，无需开盖操作，大幅降低了污染风险和操作复杂度。研究团队还优化了关键技术参数，针对金黄色葡萄球菌的保守 nuc 基因设计特异性 PSR 引物，通过添加上下游加速引物并调整长度比例，使扩增效率提升近一倍；同时对 crRNA 进行碱基错配修饰，在第六位碱基引入错配，显著提高了检测特异性，降低了假阳性率。

图 1展示 PAMD 平台基于 PSR 和 CRISPR/Cas12a 的反应流程及金黄色葡萄球菌单管可视化检测原理

为实现现场可视化检测，团队搭建了便携式一体化移动检测（PAMD）设备，整合了恒温加热模块、离心驱动模块和荧光读取单元。加热模块采用 AT89C51 单片机控温，精准维持反应所需温度；离心模块通过 3D 打印样品架实现快速混合；荧光读取单元则由蓝光 LED 手电筒和自制纸质框架 3D 眼镜组成，仅需成本约 23 元，即可通过肉眼直接观察荧光信号，无需昂贵仪器。整个检测流程从样本处理到结果读取仅需 60 分钟，其中 PSR-CRISPR 反应 55 分钟，荧光读取 5 分钟，实现了 “样本到结果” 的一体化检测。

图 2对比不同长度 LB/LF 引物及主引物与加速引物比例对 PSR 扩增效果的影响

性能验证显示，该平台对金黄色葡萄球菌的检测限低至 10 cfu/mL，在纯菌液和人工污染牛奶样本中均表现出高特异性，与沙门氏菌、副溶血性弧菌等其他 5 种食源性致病菌无交叉反应。连续 7 天的稳定性测试表明，荧光信号强度无显著变化，且在 4℃和 - 20℃条件下储存后仍能保持良好性能。与传统培养法（单次检测成本 5-10 美元）和 qPCR（10-20 美元）相比，该方法单次检测试剂成本仅 1.78 美元，设备总成本约 25.82 美元，具备显著的成本优势。

图 3呈现 IOT 装置的结构、温度适配情况、实物及与两步法的荧光信号差异

在实际应用测试中，该平台对 16 份阳性和 16 份阴性人工污染牛奶样本的检测准确率达 100%，与 qPCR 检测结果完全一致。其引物组可灵活替换，有望扩展至其他食源性致病菌检测，具备广泛的适用性。这种操作简单、成本低廉、结果直观的检测平台，无需专业培训即可在现场使用，有效弥补了资源有限地区的检测能力缺口。

图 4验证 PSR-CRISPR/Cas12a-IOT 检测模拟牛奶中金黄色葡萄球菌的特异性、灵敏度、稳定性及准确性

该技术的突破不仅为食源性致病菌的快速筛查提供了新工具，更为中低收入国家的食品安全监测和移动医疗提供了技术支撑。通过整合等温扩增与 CRISPR 技术的优势，结合便携式设备设计，实现了高灵敏度、高特异性的现场检测，对降低食源性疾病负担、保障公共健康具有重要意义，未来有望在食品供应链各环节的安全监测中广泛应用。

参考文献：Yin C, Chen B, Zheng X, et al. Portable visual platform integrates polymerase spiral amplification and CRISPR/Cas12a for foodborne bacteria point-of-care testing[J]. Journal of Dairy Science, 2025.