CN114395558A - 一种磁珠-dna探针、mc-lr检测生物传感器及制备方法与应用 - Google Patents

一种磁珠-dna探针、mc-lr检测生物传感器及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物传感器及环境监测领域,公开了一种磁珠‑DNA探针、MC‑LR检测生物传感器及制备方法与应用。本发明生物传感器包括磁珠‑DNA探针、Cas12a‑crRNA和信号链Reporter。当MC‑LR存在时,的DNA双链Probe上的DNA双链Probe中的Blocker链与MC‑LR竞争结合Aptamer,进而释放Blocker链,释放的Blocker链来激活Cas12a‑crRNA,Cas12a核酸酶被激活后,可非特异性切断信号链Reporter链,产生荧光。该生物传感器对MC‑LR具有高特异性和灵敏性,并且成本低廉,可用于真实环境水样的检测。

Description

一种磁珠-DNA探针、MC-LR检测生物传感器及制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物传感器及环境监测领域,具体涉及一种磁珠-DNA探针、MC-LR检测生物传感器及制备方法与应用。
背景技术
随着水体富营养化的逐步加剧,蓝藻水华和赤潮的发生逐步增加。越来越多的水源受到蓝藻水华的次生代谢产物-微囊藻毒素(MCs)的污染,对水体环境和人群健康构成巨大的威胁。而MC-LR是其中最普遍、最具毒性的微囊藻毒素同源物,能够强烈抑制蛋白磷酸酶的活性,还是强烈的肝脏肿瘤促进剂。考虑到其强毒性,中国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的颁布,将饮用水中微囊藻毒素含量限制为1μg/L。因此,在水环境中监测MC-LR对环境安全与人体健康至关重要。
检测MC-LR的传统方法包括高效液相色谱法(HPLC)、液相色谱与质谱联用(LC-MS)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、蛋白磷酸酶抑制试验(PPIA)、以及光学和电化学传感器。HPLC-MS虽然有较高的灵敏度和特异性,但是其需要庞大而昂贵的机器设备,这对现场检测MC-LR造成了一定的阻碍。ELISA和PPIA虽然利用了酶的特异性,然而其需要多步骤冗长的检测过程。电化学传感器虽然有极灵敏的检测效果,但是需要合适的电极材料以及适宜的电极修饰。光学传感器操作简单,但是也受到了灵敏度和特异性的限制。
通过查阅文献知道,原核生物已经开发出一种成簇规则间隔短回文重复序列(CRISPR)的适应性免疫系统。过去的几年里,CRISPR-Cas9酶经过各种重新设计,引起了基因编辑热潮。而CRISPR-Cas12a是一种新的RNA引导的核酸酶,正在成为基因编辑最常用的工具,其对DNA识别的特异性、灵敏性和可编程性在分子诊断领域备受关注,做为一些强大诊断工具的核心,其有望解决生物传感器在灵敏度和特异性等方面的问题。
传统的抗原-抗体反应灵敏度、特异性均好,但是蛋白质做为探针分子容易变性,而且价格昂贵,适配体由DNA分子构成,经SELEX富集筛选,可以具有与抗原-抗体相匹敌的灵敏度,同时更易合成,稳定性更好。所以我们在生物传感器的基础上,结合DNA适配体的特异性、酶的特异性,构建出一种操作简单同时高灵敏度的MC-LR检测平台,同时通过对信号链的设计,利用侧向流动试纸条直接检测MC-LR,操作简单,省去现场检测时机器设备带来的不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是构建一种可现场检测MC-LR的磁珠-DNA探针、包含该磁珠-DNA探针的生物传感器,该生物传感器具有高特异性和灵敏性,并且成本低廉,操作步骤简便。
本发明提供了一种磁珠-DNA探针,所述磁珠-DNA探针由适配体Aptamer和其互补链Blocker结合得到的DNA双链Probe结合在链霉亲和素磁珠表面所构成,所述链霉亲和素磁珠为表面偶联有链霉亲和素的磁珠,所述适配体Aptamer的序列如SEQ NO.1所示,所述适配体Aptamer的5’端连接生物素-Biotin,所述互补链Blocker的序列如SEQ NO.2所示。
进一步的,上述磁珠-DNA探针的制备方法,包括以下步骤:
a)将适配体Aptamer和互补链Blocker加入TAMg缓冲液中混合摇匀得反应液,将所述反应液95℃加热5min,然后逐渐冷却至4℃,形成DNA双链Probe;所述反应液中,Aptamer的浓度优选为1v/v%,Blocker的浓度优选为1v/v%。
b)将链霉亲和素磁珠溶液分散在2×B&W缓冲溶液中,加入所述DNA双链Probe,室温孵育1h后,磁分离收集获得磁珠-DNA探针。获得磁珠-DNA探针采用1×PBS缓冲液漂洗5次。优选的,链霉亲和素磁珠溶液、2×B&W缓冲溶液和DNA双链Probe的体积比为1:50:50。链霉亲和素磁珠溶液的浓度优选为30mg/mL。
1×PBS缓冲液(pH为7.2-7.4)中,NaCl的浓度为136.89mM;KCl的浓度为2.67mM;Na2HPO4的浓度为8.10mM;KH2PO4的浓度为1.76mM。
TAMg缓冲液(pH为8.0)中,Tris的浓度为45mM;MgCl2的浓度为7.6mM。
2×B&W缓冲液(pH为7.5)中,Tris-HCl的浓度为10mM;EDTA的浓度为1mM;NaCl的浓度为2.0M。
本发明还提供了一种MC-LR检测生物传感器,包括上述磁珠-DNA探针、Cas12a-crRNA复合物和信号链Reporter。其中,Cas12a-crRNA复合物由crRNA和Cas12a孵育结合得到,crRNA的序列与互补链Blocker互补配对,所述crRNA的序列如SEQ NO.3所示;信号链Reporter一端为荧光素FAM,另一端为荧光淬灭剂BHQ1。
进一步的,上述Cas12a-crRNA复合物的制备方法为:将Cas12a溶液和crRNA溶液加入10×NEBuffer2.1缓冲液中恒温孵育得到,其中,Cas12a溶液的浓度为1μM,crRNA溶液的浓度为1μM,Cas12a溶液和crRNA溶液的体积比为1:2。恒温孵育的温度优选为37℃,所述恒温孵育的时间优选为10min。
10×NEBuffer 2.1缓冲液(pH为7.9)中,NaCl的浓度为500Mm;Tris-HCl的浓度为100mM;MgCl2的浓度为100mM;BSA的浓度为1mg/mL。
所述的核酸序列如下:
Figure BDA0003473745280000021
本发明还提供了一种上述的MC-LR检测生物传感器在MC-LR检测中的应用,Aptamer能够与Blocker通过部分碱基配对结合成DNA双链Probe。本发明提供的磁珠-DNA探针是由DNA双链Probe偶联在磁珠表面构成,当MC-LR存在时,DNA双链Probe中的Blocker链与MC-LR竞争结合Aptamer,进而释放Blocker链,同MC-LR浓度形成对应关系。本发明通过释放的Blocker链来激活Cas12a-crRNA(即crRNA导向的Cas12a,其中,crRNA用来特异性识别Blocker链),Cas12a核酸酶被激活后,可非特异性切断信号链Reporter链,使BHQ1与FAM从一条DNA链上分开,产生游离的FAM基团,从而使荧光信号增强,通过检测荧光信号强度可得到MC-LR的浓度。本发明提供的MC-LR检测生物传感器的检测下限为0.000003μg/L。
进一步的,MC-LR检测可为现场水样检测,具体的,用含MC-LR的水样与磁珠-DNA探针孵育后,所述磁珠-DNA探针上的互补链Blocker被竞争性释放后特异性地激活Cas12a-crRNA复合物的核酸酶活性,从而切割信号链Reporter,产生信号。
与现有技术相比,本发明提供的生物传感器具有高特异性和灵敏性,并且成本低廉,可用于真实环境水样的检测,利用适配体与MC-LR的特异性识别,实现了对目标物MC-LR的高特异性检测,且检测下限为0.000003μg/L;MC-LR的Aptamer也可被替换成其它需要检测物质的适配体,扩大了生物传感器的检测范围。
附图说明
图1为本发明中生物传感器的构建原理示意图;
图2为磁珠-DNA探针与MC-LR不同孵育时间运行的荧光强度连线图;
图3为磁珠-DNA探针与MC-LR在不同温度下运行的荧光强度柱状图;
图4为磁珠-DNA探针与MC-LR在不同浓度PBS缓冲液中运行的荧光强度柱状图;
图5为Cas12a-crRNA复合物浓度对生物传感器运行影响的荧光强度柱状图;
图6为生物传感器响应不同浓度MC-LR的荧光图谱;
图7为生物传感器响应不同浓度MC-LR的荧光强度与MC-LR浓度的线性关系图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
1×PBS缓冲液为NaCl(136.89mM);KCl(2.67mM);Na2HPO4(8.10mM);KH2PO4(1.76mM),pH值为7.2-7.4
TAMg缓冲液为Tris(45mM);MgCl2(7.6mM),用乙酸将其pH调节至8.0。
2×B&W缓冲液为Tris-HCl(10mM);EDTA(1mM);NaCl(2.0M),pH值为7.5。
10×NEBuffer 2.1缓冲液为NaCl(500Mm);Tris-HCl(100mM);MgCl2(100mM);BSA(100μg/mL),pH值为7.9。
链霉亲和素磁珠溶液为将磁珠是分散在保存液里得到,链霉亲和素磁珠的浓度为30mg/mL;保存液为包含20%乙醇的PBS。
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
图1为本发明中生物传感器的构建原理示意图。Aptamer能够与Blocker通过部分碱基配对结合成DNA双链Probe。磁珠-DNA探针是由DNA双链Probe偶联在磁珠表面构成,当MC-LR存在时,DNA双链Probe中的Blocker链与MC-LR竞争结合Aptamer,进而释放Blocker链,释放的Blocker链来激活Cas12a-crRNA(即crRNA导向的Cas12a,其中,crRNA用来特异性识别Blocker链),Cas12a核酸酶被激活后,可非特异性切断信号链Reporter链,使BHQ1与FAM从一条DNA链上分开。FAM基团与荧光淬灭剂BHQ1分离后产生荧光,通过荧光光度计检测产生荧光的强度。
实施例1:磁珠-DNA探针的构建
a)将1μL 100μM的Aptamer和1μL 100μΜ的Blocker,在98μL TAMg缓冲液中混合摇匀得反应液。将反应液95℃加热5min,然后逐渐冷却至4℃,形成DNA双链Probe。
b)将2μL链霉亲和素磁珠溶液分散在100μL 2×B&W缓冲溶液中,加入100μL Probe室温孵育1h后,磁分离收集磁珠。用100μL PBS缓冲液洗涤5次,获得磁珠-DNA探针。
实施例2:磁珠-DNA探针与MC-LR不同孵育时间对检测效果的影响
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL 1×PBS稀释的0.1μg/L的MC-LR标准溶液混合。38℃孵育不同时间(0.1,0.5,1,1.5,2,2.5,3h)后进行磁分离,留上清。
(3)加2μL 1μM的Cas12a、4μL 1μM的crRNA以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1缓冲液,37℃孵育10min后,得到含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer 2.1缓冲液以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min,然后进行荧光光谱测试,取光谱峰值。
以磁珠-DNA探针与MC-LR孵育的时间为横坐标,以测得的荧光强度为纵坐标,作磁珠-DNA探针与MC-LR不同孵育时间得到的生物传感器运行的荧光强度连线图。如图2,随着孵育时间从0.1h增加到1.5h,荧光强度急剧增加,荧光强度在2h后趋于稳定。可见,孵育时间为2h时,检测效果最好。
实施例3:磁珠-DNA探针与MC-LR不同孵育温度对检测效果的影响
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL 1×PBS稀释的0.1μg/L的MC-LR标准溶液混合,将磁珠-DNA探针与84μL 1×PBS缓冲液混合得到的混合溶液做为阴性对照,不同温度(32,34,36,38,40℃)下孵育2h后进行磁分离,留上清。
(3)加2μL 1μM的Cas12a、4μL 1μM的crRNA以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1,37℃孵育10min后,得到含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer 2.1以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min,进行荧光光谱测试,取光谱峰值。
以磁珠-DNA探针与MC-LR孵育的温度为横坐标,以测得的荧光强度为纵坐标,作磁珠-DNA探针与MC-LR不同孵育温度生物传感器运行的荧光强度柱状图。如图3,在较低的孵育温度下,磁珠-DNA探针中的核酸适配体与MC-LR之间的相互作用较弱或者反应较慢,不能有效替代Blocker链,因此得到较低的荧光强度。随着孵育温度增加,荧光强度相应增加。然而,在40℃时,由于DNA双链Probe在高温下的不稳定性,阴性对照组的荧光强度也增加了。因此,磁珠-DNA探针与MC-LR孵育的温度选择38℃为最佳。
实施例4:磁珠-DNA探针与MC-LR在不同浓度PBS缓冲液孵育对检测效果的影响
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL不同浓度PBS缓冲液(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2和1.3M)稀释的0.1μg/L的MC-LR标准溶液混合,磁珠-DNA探针与84μL不同浓度PBS(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2和1.3M)缓冲液混合做为阴性对照。38℃下孵育2h后进行磁分离,留上清。
(3)加2μL 1μM的Cas12a、4μL 1μM的crRNA以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1,37℃孵育10min后,得到含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer 2.1以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min。进行荧光光谱测试,取光谱峰值。
以磁珠-DNA探针与MC-LR孵育的PBS浓度为横坐标,以测得的荧光强度为纵坐标,作磁珠-DNA探针与MC-LR不同浓度PBS缓冲液孵育生物传感器运行的荧光强度柱状图。如图4,低浓度的PBS缓冲液不利于DNA双链Probe的稳定,导致背景信号偏高。但是高的PBS浓度影响了DNA双链Probe的稳定性以及适配体Aptamer与MC-LR之间的相互作用,导致互补链Blocker释放较少,荧光信号较低。因此,选择0.1M PBS缓冲液做为后续磁珠-DNA探针与MC-LR孵育缓冲液最佳。
实施例5:CRISPR-Cas12a系统中Cas12a-crRNA复合物浓度对检测效果的影响
该实施例中,Cas12a溶液和crRNA溶液的初始浓度为1μM。
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL 1×PBS稀释的0.1μg/L的MC-LR标准溶液混合。38℃下孵育2h后进行磁分离,留上清。
(3)分别将0.5μL Cas12a与1μL crRNA(对应浓度为5nM的Cas12a-crRNA复合物),1μL Cas12a与2μL crRNA(对应浓度为10nM的Cas12a-crRNA复合物),2μL Cas12a与4μLcrRNA(对应浓度为20nM的Cas12a-crRNA复合物),4μL Cas12a与8μL crRNA(对应浓度为40nM的Cas12a-crRNA复合物),6μLCas12a与12μL crRNA(对应浓度为60nM的Cas12a-crRNA复合物),以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1,37℃孵育10min后,得到不同浓度的含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向各浓度的含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer2.1以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min。进行荧光光谱测试,取光谱峰值。
以Cas12a-crRNA复合物浓度为横坐标,以测得的荧光强度为纵坐标,作不同Cas12a-crRNA复合物浓度生物传感器运行的荧光强度柱状图。如图5,我们发现荧光强度在增加,到20nM之后,变化就不明显了。因此,采用浓度为的20nM Cas12a-crRNA复合物进行后续的检测可达最佳效果。
实施例6:对MC-LR进行检测
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL 1×PBS稀释的不同浓度(10,1,0.1,10-2,10-3,10-4,10-5,0μg/L)的MC-LR标准溶液混合。38℃孵育2h后进行磁分离,留上清。
(3)加2μL 1μM的Cas12a、4μL 1μM的crRNA以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1,37℃孵育10min后,得到含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer 2.1以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min,进行荧光光谱测试。
如图6,以MC-LR的浓度为横坐标,以测得的荧光为纵坐标,做生物传感器响应不同浓度MC-LR的荧光图谱。用不同浓度MC-LR的荧光图谱的峰值减去阴性(0μg/L)荧光图谱的峰值作线性拟合曲线,如图7所示,可以看到MC-LR的浓度和荧光强度有很好的线性关系,相关系数R2为0.9954,根据3σ方法,可以计算出检测限为0.000003μg/L。
实施例7:真实水样检测
A)为了确认该生物传感器是否能在真实水样下运行,真实水样分别取自长江江水和张家港河河水,将1mL水样先通过0.45μm水系滤膜,加入0.11mL 10×PBS,与真实水样混合。混匀后即可直接使用,无需进一步处理。考虑到真实水样内MC-LR比较低,采用加样回收法,验证可行性,加入不同量的MC-LR,得到含MC-LR浓度为0,1,0.1,和0.01μg/L的真实水样
(1)将实施例1得到的全部磁珠-DNA探针用40℃的PBS溶液冲洗以减少背景信号。
(2)将清洗后的磁珠-DNA探针与84μL真实水样混合。38℃孵育2h后进行磁分离,留上清。
(3)加2μL 1μM的Cas12a、4μL 1μM的crRNA以及0.7μL的10×NEBuffer 2.1,37℃孵育10min后,得到含有Cas12a-crRNA复合物的溶液;
(4)向含有Cas12a-crRNA复合物的溶液中加入9.3μL的10×NEBuffer 2.1以及84μL步骤(2)得到的上清,37℃孵育20min后,加入1μL 100μM的Reporter,再37℃孵育20min,进行荧光光谱测试,取光谱峰值,根据线性拟合曲线,计算MC-LR的浓度。
表1
Figure BDA0003473745280000051
表1为真实水样中测得的MC-LR的荧光峰值计算的MC-LR浓度及回收率。可以看出,该法可以检测真实水样中MC-LR,此外加样回收实验也得到了较满意的回收率,在91.6%-107.2%范围内,这些都说明在真实水样中该生物传感器依旧可以很好地运行。
本发明通过DNA适配体的互补链与MC-LR的竞争结合,实现检测物质的转换,以及CRISPR-Cas12a系统对DNA识别的高灵敏度和特异性,实现生物传感器的高特异性和灵敏性,并且成本低廉;DNA分子传感器上用于偶联磁珠和特异性识别MC-LR的Aptamer也可被替换成其他需要检测的物质的适配体,扩大了生物传感器的检测范围。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 南通大学
<120> 一种磁珠-DNA探针、MC-LR检测生物传感器及制备方法与应用
<130> 20220112
<141> 2022-01-17
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 60
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ggcgccaaac aggaccacca tgacaattac ccataccacc tcattatgcc ccatctccgc 60
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
cgagcggaga tggggcatga 20
<210> 3
<211> 41
<212> RNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
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Claims (10)

1.一种磁珠-DNA探针,其特征在于,所述磁珠-DNA探针由适配体Aptamer和其互补链Blocker结合得到的DNA双链Probe结合在链霉亲和素磁珠表面所构成,所述链霉亲和素磁珠为表面偶联有链霉亲和素的磁珠,所述适配体Aptamer的序列如SEQ NO.1所示,所述适配体Aptamer的5’端连接生物素-Biotin,所述互补链Blocker的序列如SEQ NO.2所示。
2.一种权利要求1所述的磁珠-DNA探针的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)将适配体Aptamer和互补链Blocker加入TAMg缓冲液中混合摇匀得反应液,将所述反应液95℃加热5min,然后逐渐冷却至4℃,形成DNA双链Probe;
b)将链霉亲和素磁珠溶液分散在2×B&W缓冲溶液中,加入所述DNA双链Probe,室温孵育1h后,磁分离收集获得磁珠-DNA探针。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述反应液中,Aptamer的浓度为1v/v%,Blocker的浓度为1v/v%。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中,链霉亲和素磁珠溶液、2×B&W缓冲溶液和DNA双链Probe的体积比为1:50:50,其中,所述链霉亲和素磁珠溶液的浓度为30mg/mL。
5.一种MC-LR检测生物传感器,其特征在于,包括磁珠-DNA探针、Cas12a-crRNA复合物、信号链Reporter;
所述磁珠-DNA探针由适配体Aptamer和其互补链Blocker结合得到的DNA双链Probe结合在链霉亲和素磁珠表面所构成,所述链霉亲和素磁珠为表面偶联有链霉亲和素的磁珠,所述适配体Aptamer的序列如SEQ NO.1所示,所述适配体Aptamer的一端修饰有生物素Biotin,所述互补链Blocker的序列如SEQ NO.2所示;
所述Cas12a-crRNA复合物由crRNA和Cas12a孵育结合得到,所述crRNA的序列如SEQNO.3所示;
所述信号链Reporter一端为荧光素FAM,另一端为生物素BHQ1。
6.根据权利要求5所述的MC-LR检测生物传感器,其特征在于,所述Cas12a-crRNA复合物的制备方法为:将Cas12a溶液和crRNA溶液加入10×NEBuffer 2.1缓冲液中恒温孵育得到,其中,Cas12溶液的浓度为1μM,crRNA溶液的浓度为1μM,Cas12a溶液和crRNA溶液的体积比为1:2。
7.根据权利要求6所述的MC-LR检测生物传感器,其特征在于,所述Cas12a-crRNA复合物的制备方法中,恒温孵育的温度为37℃,恒温孵育的时间为10min。
8.权利要求5-7任一项所述的MC-LR检测生物传感器在MC-LR检测中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述MC-LR检测生物传感器的检测限度为0.000003μg/L。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述MC-LR检测为现场水样检测,所述现场水样检测具体为:用含MC-LR的水样与磁珠-DNA探针孵育后,所述磁珠-DNA探针上的互补链Blocker被竞争性释放后特异性地激活Cas12a-crRNA复合物的核酸酶活性,从而切割信号链Reporter,产生信号。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178568A (zh) * 2014-07-25 2014-12-03 清华大学 一种基于核酸适配体探针荧光传感分析检测待测样本中的靶标物质的方法
CN104634754A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 新疆农垦科学院 一种功能化磁珠分离-酶联适配体检测食品中土霉素的方法
CN106370868A (zh) * 2016-09-23 2017-02-01 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于核酸适配体信号放大策略的检测微囊藻毒素的spr传感器及其制备方法和应用
CN108181459A (zh) * 2017-11-29 2018-06-19 中国科学技术大学 基于核酸适配体的微囊藻毒素lr的微悬臂梁阵列检测方法
CN108956991A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 南通大学 一种荧光共振能量转移生物传感器及其应用
CN111781180A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 南通大学 一种用于检测外泌体的dna分子机器
CN112680451A (zh) * 2021-03-15 2021-04-20 中南大学 基于金属有机框架材料的CRISPR/Cas荧光传感器及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178568A (zh) * 2014-07-25 2014-12-03 清华大学 一种基于核酸适配体探针荧光传感分析检测待测样本中的靶标物质的方法
CN104634754A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 新疆农垦科学院 一种功能化磁珠分离-酶联适配体检测食品中土霉素的方法
CN106370868A (zh) * 2016-09-23 2017-02-01 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于核酸适配体信号放大策略的检测微囊藻毒素的spr传感器及其制备方法和应用
CN108181459A (zh) * 2017-11-29 2018-06-19 中国科学技术大学 基于核酸适配体的微囊藻毒素lr的微悬臂梁阵列检测方法
CN108956991A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 南通大学 一种荧光共振能量转移生物传感器及其应用
CN111781180A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 南通大学 一种用于检测外泌体的dna分子机器
CN112680451A (zh) * 2021-03-15 2021-04-20 中南大学 基于金属有机框架材料的CRISPR/Cas荧光传感器及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YING XIONG等: "Functional DNA Regulated CRISPR-Cas12a Sensors for Point-of-Care Diagnostics of Non-Nucleic Acid Targets", J AM CHEM SOC., vol. 142, no. 1, pages 2, XP093059418, DOI: 10.1021/jacs.9b09211 *

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