集成智能手机的CRISPR/Cas12a生物传感平台，采用金属-有机框架衍生的纳米酶实现沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的特异性比色检测

《Food and Bioprocess Technology》：Smartphone-Integrated CRISPR/Cas12a Biosensing Platform with Metal–Organic Framework-Derived Nanozyme for Specific Colorimetric Sensing of Salmonella Typhimurium

基于金属有机框架（MOF）纳米酶的CRISPR/Cas12a颜色生物传感系统与智能手机便携设备集成，实现沙门氏菌的现场快速检测，检测范围101-10? CFU/mL，灵敏度达11 CFU/mL，具有高特异性、灵敏度和便携性优势。

摘要

食源性病原体对食品安全和公共卫生构成了重大威胁，因此需要开发准确且灵敏的检测方法。在这项研究中，开发了一种基于金属有机框架（MOF）纳米酶的CRISPR/Cas12a比色生物传感系统，并将其与基于智能手机的便携式设备集成，以满足现场检测沙门氏菌 Typhimurium的需求。受金纳米颗粒（AuNPs）催化特性的启发，通过自组装方法将AuNPs固定在沸石咪唑olate框架-8（ZIF-8）上，合成了具有氧化酶样活性的ZIF-8@AuNPs纳米酶。在该检测系统中，目标DNA通过重组酶辅助扩增（RAA）程序进行预扩增，以实现初级信号放大。随后，扩增的目标DNA通过CRISPR/Cas12a介导的特异性识别和切割触发比色信号输出和二级信号放大，而ZIF-8@AuNPs纳米酶的高催化性能使得生物传感器表现出优异的检测灵敏度和特异性。借助智能手机和3D打印设备，可以使用自编程的“DeepFood”应用程序对细菌浓度进行量化和分析。因此，该方法能够在线性范围10¹至10⁷ CFU/mL内定量检测沙门氏菌 Typhimurium，其中比色检测的检出限为11 CFU/mL，基于智能手机的RGB检测的检出限为65 CFU/mL（检测范围为10²至10⁷ CFU/mL）。此外，与传统方法相比，该方法能够更灵敏、更特异性地检测牛奶样本中的沙门氏菌 Typhimurium。CRISPR RNA的固有可编程性还使其能够检测其他细菌病原体，使该平台成为食品安全监测的宝贵工具。

图形摘要