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使用四乙烯五胺功能化磁性纳米颗粒和基于 LAMP-CRISPR/Cas12a 的生物传感器增强单核细胞增生李斯特氏菌的检测

Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2023-10-11 , DOI: 10.1016/j.aca.2023.341905
So-Young Lee 1 , Unji Kim 1 , Younggyu Kim 2 , Seung Jae Lee 2 , Eun Young Park 2 , Se-Wook Oh 1
Affiliation  

 背景


单核细胞增生李斯特菌是一种致病细菌,可导致严重疾病,尤其是在弱势群体中。因此,开发快速、灵敏的检测方法对于预防和管理食源性疾病至关重要。在这项研究中,我们使用四乙烯五胺(TEPA) 功能化磁性纳米颗粒 (MNP) 和基于环介导等温扩增 (LAMP) 的 CRISPR/Cas12a生物传感器分别浓缩和检测单核细胞增生李斯特菌。 LAMP 能够在恒温下扩增 DNA,为即时检测 (POCT) 提供了一种非常合适的方法。 CRISPR/Cas12a 切割 ssDNA 报告基因的能力,加上 TEPA 功能化的 MNP 与带负电荷的细菌的有效附着,形成了一种有前途的生物传感器。

 结果


LAMP 检测是通过选择特定引物并设计针对单核细胞增生李斯特菌hly基因内特定区域的 crRNA 序列而精心开发的。我们通过系统探索 59 °C 至 69 °C 的温度范围来选择引物并完善扩增条件,确保获得最佳性能。 LAMP-CRISPR/Cas12a 系统参数的系统优化补充了这一过程。特别是,我们成功地确定了最佳 ssDNA 报告浓度(0-1.2 μM)和 Cas12a 介导的反式切割时间(0-20 分钟),这是支撑基于 LAMP-CRISPR/Cas12a 的生物传感器有效性的关键组成部分。为了优化使用 TEPA 功能化 MNP 捕获单核细胞增多性李斯特菌的参数,通过调整 TEPA 功能化 MNP 浓度、孵育时间和磁分离持续时间,捕获效率显着提高。大体积 (20 mL) 磁分离的灵敏度比传统方法提高了 10 倍。利用TEPA功能化的MNP,基于LAMP-CRISPR/Cas12a的生物传感器在纯培养物中实现了10 0 CFU mL -1的检测限,在金针菇中实现了10 0 CFU g -1的检测限。

 意义


这种新技术与基于 LAMP-CRISPR/Cas12a 的生物传感器的集成提高了食品中单核细胞增生李斯特菌检测的准确性和灵敏度,并且它可以成为一种有前途的 POCT 生物传感器。与传统方法相比,灵敏度提高了 10 倍,使得该方法在食品安全和公共卫生领域的病原菌检测方面取得了突破性进展。





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更新日期:2023-10-11
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