《Journal of Future Foods》：Dual aptamer-regulated activation of CRISPR-Cas12a assisted self-enhanced electrochemiluminescence sensor for AFB1 detection based on ultrafine Au NCs-anchored g-C
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本研究針對黃曲霉毒素B1（AFB1）痕量檢測難題，開發了一種基于Au NCs@g-C3N4自增強ECL發光體與CRISPR/Cas12a系統聯用的"關-開"型傳感器。通過雙適配體鎖定激活策略，實現了0.08 pg/mL的檢測限，為食品污染物快速預警提供了新技術平臺。
在谷物貯藏不當的糧倉里，一種肉眼不可見的強致癌物——黃曲霉毒素B1（Aflatoxin B1, AFB1）可能正悄然滋生。這種由黃曲霉產生的毒素，被世界衛生組織列為一類致癌物，即使濃度低至每公斤食品含0.5微克，也會對嬰幼兒健康造成威脅。傳統檢測方法如高效液相色譜法雖精度高，但設備昂貴、操作復雜，難以滿足現場快速檢測的需求。
正是在這一背景下，大連民族大學生命科學學院的張曉波團隊在《Journal of Future Foods》上發表了一項創新研究，他們巧妙地將基因編輯工具CRISPR-Cas12a與電化學發光技術相結合，研制出一種超高靈敏度的AFB1檢測傳感器。這項研究如同為食品安全檢測領域裝上了一個“分子雷達”，能夠精準捕捉到痕量AFB1的存在。
研究人員首先合成了一種新型自增強電化學發光材料——金納米簇錨定石墨相氮化碳（Au NCs@g-C3N4）。這種材料中，g-C3N4作為發光體，Au NCs作為共反應促進劑，二者協同作用使電化學發光信號強度提升2.73倍，且穩定性顯著增強。更有趣的是，團隊設計了雙適配體調控的CRISPR-Cas12a激活系統：在沒有AFB1時，激活劑被兩個AFB1適配體“鎖住”；當AFB1出現時，它會與適配體特異性結合，“鑰匙”轉動，釋放激活劑從而啟動Cas12a的“分子剪刀”功能。
關鍵技術方法包括：自增強ECL發光體的原位合成技術、雙適配體調控的CRISPR-Cas12a激活系統、基于電化學發光共振能量轉移的信號調控策略。實際樣本檢測選用玉米、大豆和花生三類易感作物，通過標準添加法驗證準確性。
表征Au NCs@g-C3N4
透射電鏡顯示g-C3N4為類石墨烯超薄層狀結構，錨定的Au NCs平均尺寸3.0納米。X射線光電子能譜證實Au-N鍵形成，這種強相互作用使材料在連續掃描20周期后仍保持93.3%信號強度。
ECL性能與機理研究
在含有K2S2O8的體系中，Au NCs@g-C3N4/GCE產生16121 a.u.的強發光信號。機理研究表明，Au NCs促進S2O82?還原產生大量SO4•?自由基，進而與材料陰離子自由基反應生成激發態發光。
傳感器可行性驗證
熒光實驗證實雙適配體鎖定策略可有效降低背景信號。當AFB1存在時，Cas12a被激活并切割ssDNA，使ECL信號從“關”態恢復至“開”態。電化學阻抗譜顯示DNA剪切后電子轉移阻力顯著降低。
分析性能評估
傳感器在0.2 pg/mL-100 ng/mL范圍內呈良好線性，檢測限低至0.08 pg/mL。對DON、ZEN等8種常見霉菌毒素表現出高特異性，在實際樣品中回收率達95.0%-104.8%，與高效液相色譜法結果誤差小于±4.6%。
該研究成功構建了CRISPR-Cas12a驅動的智能檢測平臺，通過雙適配體鎖定策略有效避免脫靶剪切，同時創新性地采用自增強ECL材料提升信號穩定性。這種將基因編輯工具與傳感技術跨界融合的策略，不僅為AFB1檢測提供了新范式，更開創了食品安全檢測技術的新方向。研究者指出，通過更換適配體識別單元，該平臺可擴展至其他霉菌毒素檢測，在農產品質量監控、進出口檢驗等領域具有廣闊應用前景。
