玉米赤霉酮（ZEN）是由Fusarium属真菌产生的霉菌毒素[12][14]。它具有严重的胚胎毒性、生殖毒性和免疫系统毒性[12]。ZEN可以污染多种农作物，如谷物、玉米、大豆等[14]。许多国家和地区已经制定了食品中ZEN的最大允许含量标准，例如欧洲食品安全局规定儿童和婴儿食品中的ZEN含量不得超过20 μg/kg，谷物零食中的ZEN含量不得超过50 μg/kg[26]。传统的分析方法（如气相色谱法（GC）、高效液相色谱-紫外可见光谱法（HPLC-UV–vis）和液相色谱-质谱法（LC-MS）[15],[21]可以实现ZEN的灵敏和准确检测。但这些方法通常需要多个步骤、复杂的设备和高昂的成本[15],[21]。因此，迫切需要开发简单、快速且经济的方法来灵敏检测ZEN。
自2013年Chan等人首次选择ZEN的DNA适配体以来[16]，该适配体已经发生了变化。适配体是单链核酸，在与目标分子结合时可以折叠成二级/三级结构[19]。适配体的功能类似于抗体，具有热稳定性高、合成容易、体积小、成本低以及批次间变异小的优点[19]。ZEN适配体对ZEN具有高亲和力和良好的选择性[19]，是检测ZEN的有前景的识别单元[19]。
迄今为止，ZEN DNA适配体已被广泛应用于各种生物传感平台中，包括比色传感器、荧光传感器和电化学传感器，展示了这种识别元件的多功能性[Q. [25]; Y. [27]; Y. [7]; L. [24]。然而，基于适配体的ZEN检测仍面临一些挑战和缺点。首先，在复杂的食品基质中，直接适配体-目标结合测定的灵敏度往往受到影响。其次，许多现有的基于适配体的传感器依赖于复杂的标记或偶联步骤，这增加了操作的复杂性和成本。第三，易于测量的、可放大的信号，尤其是在现场应用中，仍然是一个障碍。因此，需要开发既能利用ZEN适配体的选择性，又能结合有效信号放大和转导机制的传感策略来克服这些限制。
最近，通过DNA适配体交联的目标响应性水凝胶被用于生物传感[1],[2],[3]; X. [19]。这类水凝胶传感器具有灵活性、稳定性、便携性、经济性和易于储存的优点[19]。当适配体识别目标分子时，交联剂会解离，引发水凝胶的分解，释放预先封装的信号剂[19]。可以通过不同的读出技术（如比色法、微流控芯片、葡萄糖仪、压力计、pH计等）[5]; X. [19]来实现目标的定性或定量检测。其中，比色水凝胶传感器具有视觉观察方便、简单以及在现场检测中应用前景广阔的优势[9],[11]。
为了提高比色水凝胶传感器的灵敏度，已经开发了多种信号放大策略，如滚环扩增（RCA）、杂交链反应（HCR）和工具酶的应用[4],[6],[10]; L. [23]。例如，Ma等人利用RCA和CRISPR/Cas系统增强了DNA交联水凝胶传感器的信号[13]; J. [18]。他们首先制备了一个由N基因识别单元、通用非触发DNA链和引物互补序列组成的“锁状结构”。在N基因存在的情况下，N基因与“锁状结构”杂交并发生环化（在T4 DNA连接酶的帮助下）。随后发生RCA（在引物和phi 29 DP的帮助下），生成含有重复触发DNA链（TS）的长DNA扩增子。然后Cas12a被激活，切割多个单链DNA（ssDNA）交联剂，破坏交联的水凝胶，释放大量invertase用于N基因检测。该传感器的检测限为2.6 fM，具有高选择性。此外，Kahn等人采用级联杂交链反应（HCR）在无酶、温和条件下生成长双链DNA（dsDNA）。这些长dsDNA产物放大了目标引发的DNA交联水凝胶的崩解，增加了释放的信号分子量，从而提高了检测灵敏度[8]。Yao等人还利用酶促循环（核酸酶/转录耦合扩增）生成大量链，触发水凝胶崩解并实现信号放大[22]。
受上述研究的启发，本研究开发了一系列基于水凝胶的传感器，用于ZEN的视觉和灵敏检测。首先，开发了一种基于ZEN DNA适配体交联的聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶作为传感器。将AuNPs封装在水凝胶中作为信号剂。通过响应表面方法（RSM）优化了传感性能。此外，为了提高传感器的灵敏度，使用了RCA辅助的CRISPR/Cas12a系统来增强信号。具体来说，使用ssDNA来交联水凝胶。在ZEN存在的情况下，触发DNA通过RCA预放大，激活Cas12a，导致ssDNA切割，破坏水凝胶，释放封装的AuNPs。与仅允许“一对一”目标识别的适配体交联水凝胶相比，激活的Cas12a可以高效切割多个ssDNA交联剂，更彻底地破坏水凝胶，释放更多AuNPs，从而实现灵敏的ZEN检测。
