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澳门新萄京8455夏乾峰教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表关于POCT检测类鼻疽伯克霍尔德菌的科研成果

2024-03-18
编辑:黄莹莹 王悦鑫 编辑:宣传部-薄傲 供稿:热带医学院 审核:李咪 阅读量: 更新时间:2024-03-18

3月8日,澳门新萄京8455夏乾峰教授团队在国际高水平学术期刊《Chemical Engineering Journal》杂志上(中科院一区top,IF=15.1)发表题为“Self-enhanced nanohydrogel electrochemiluminescence biosensor based on CRISPR/Cas12a and gold platinum nanoparticles modification for high-sensitivity detection of Burkholderia pseudomallei”(《基于CRISPR/Cas12a和金-铂纳米颗粒修饰的自增强纳米水凝胶电化学发光生物传感器超敏检测类鼻疽伯克霍尔德菌》)的文章。该文以澳门新萄京8455为论文第一单位,澳门新萄京84552020级硕士生王悦鑫、2021级博士生罗妮妮及重庆医科大学博士生申波为共同第一编辑,澳门新萄京8455夏乾峰教授、海南省妇幼保健院肖美芳主任技师、重庆医科大学陈锐副教授为共同通讯编辑。

类鼻疽伯克霍尔德菌(B.pulomallei)是致死性热带疾病类鼻疽的病原体。其分布广泛,在热带和亚热带地区45个国家均有发现。在我国主要分布于广东、广西及海南等地,其中海南地区是类鼻疽检出率最高的地区。由于其传染性强、致死率高且临床症状多样,被称为“似百样病”,且早期症状不典型,大多数患者都是在病情发展到中晚期时才能确诊,从而导致严重的肺部疾病及败血症等危害。目前,类鼻疽伯克霍尔德菌的诊断主要依赖细菌培养、聚合酶链反应(PCR)、质谱仪等方法,尽管这些方法可靠且有效,但它们通常昂贵且耗时,易错过最佳治疗期。

近年来,基于CRISPR/Cas12a 体系的电化学发光(ECL)生物传感器因其背景低、分析效率高、经济便携性强以及CRISPR/Cas12a体系序列特异性高、消化活性强、编程可控能力强等特点,大大提高了ECL生物传感器的灵敏度和实用性,成为床旁检测(POCT)领域的新热点。然而,这种策略由于电化学发光(ECL)系统中的纳米催化材料与CRISPR/Cas系统不兼容,电化学发光反应溶液的高碱性(pH=11)、外源性共聚物(三乙胺,TEA)的生物毒性及所应用的纳米材料的稳定性差、固定化效率低等问题使得CRISPR/Cas的敏感性、特异性和剪切活性可能会受到损害,导致CRISPR/Cas系统在ECL领域的应用受到了极大的限制。

该研究团队开发了一种基于金铂纳米粒子修饰的自增强纳米水凝胶结合CRISPR/Cas12a的便携式电化学发光传感平台,用于精准检测患者血清中的类鼻疽菌DNA。该水凝胶材料具有良好的生物相容性、大的比表面积、多孔隙等优点,可在不损害CRISPR/Cas12a剪切效率的情况下,极大地提高ECL体系的检测性能,并能够高效特异的检测复杂样品中类鼻疽菌的核酸,具有快速、灵敏和准确的优势。通过CRISPR/Cas12a策略,构建的传感器能够实现高特异识别类鼻疽菌的靶标,与此同时,ECL检测平台为类鼻疽的检测灵敏度问题提供了满意的答复。当CRISPR/Cas12a与ECL检测平台结合使用时,可检测低至9.0 aM的极低检出限。这种创新的利用纳米水凝胶材料将CRISPR/Cas12a与ECL检测平台结合的生物传感器可作为类鼻疽病的快速检测工具,且有望扩展到其他多功能平台以快速准确地诊断类鼻疽菌及以外的各种细菌。

原理图:基于金铂纳米粒子修饰的自增强纳米水凝胶结合CRISPR/Cas12a的便携式电化学发光传感平台用于类鼻疽菌DNA的检测。


据悉,该研究得到了海南省重大科技计划项目(ZDKJ202003、ZDKJ2021036)、国家自然科学基金(81960002、82370018)、海南省科技计划(海南省临床医疗中心)、海南省自然科学基金项目(823RC598)、重庆自然科学基金项目(cstc2021jcyj-msxmX0325)的科研项目经费资助。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724017662

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