A strategy combining 3D-DNA Walker and CRISPR-Cas12a trans-cleavage activity applied to MXene based electrochemiluminescent sensor for SARS-CoV-2 RdRp gene detection

电化学发光 化学 清脆的 DNA 生物传感器 基因 核酸 分析物 计算生物学 分子生物学 检出限 核糖核酸 生物 生物化学 色谱法 物理化学
作者
Kai Zhang,Zhenqiang Fan,Yue Huang,Yuedi Ding,Minhao Xie
出处
期刊:Talanta [Elsevier]
卷期号:236: 122868-122868 被引量:72
标识
DOI:10.1016/j.talanta.2021.122868
摘要

Early diagnosis and timely management of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) are the keys to preventing the spread of the epidemic and controlling new infection clues. Therefore, strengthening the surveillance of the epidemic and timely screening and confirming SARS-CoV-2 infection is the primary task. In this work, we first proposed the idea of activating CRISPR-Cas12a activity using double-stranded DNA amplified by a three-dimensional (3D) DNA walker. We applied it to the design of an electrochemiluminescent (ECL) biosensor to detect the SARS-CoV-2 RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) gene. We first activated the cleavage activity of CRISPR-Cas12a by amplifying the target DNA into a segment of double-stranded DNA through the amplification effect of a 3D DNA walker. At the same time, we designed an MXene based ECL material: PEI-Ru@Ti3C2@AuNPs, and constructed an ECL biosensor to detect the RdRp gene based on this ECL material as a framework. Activated CRISPR-Cas12a cleaves the single-stranded DNA on the surface of this sensor and causes the ferrocene modified at one end of the DNA to move away from the electrode surface, increasing the ECL signal. The extent of the change in electrochemiluminescence reflects the concentration of the gene to be measured. Using this system, we detected the SARS-CoV-2 RdRp gene with a detection limit of 12.8 aM. This strategy contributes to the rapid and convenient detection of SARS-CoV-2-associated nucleic acids and promotes the clinical application of ECL biosensors based on CRISPR-Cas12a and novel composite materials.
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