[发明专利]一种检测SARS-CoV-2 RNA的探针组、ECL生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种检测SARS‑CoV‑2RNA的系统，包括探针组和CRISPR/Cas12a系统和ECL生物传感器。在ZIF‑8的表面链接了自增强的钌复合物，在不添加共反应物的情况下获得了高的分子内电子转移效率，从而获得了强而稳定的ECL信号。DSN参与的目标循环和CHA信号放大，既实现了信号的级联放大，又将不稳定的目标RNA转变成稳定的dsDNA进行输出。该策略中的dsDNA可以激活Cas12a的反式裂解特性，裂解与C₃N₄表现出亲和力的Fc标记的DNA探针。因此，目标RNA的浓度可以决定吸附在C₃N₄表面的Fc标记的DNA探针的数量，从而直接影响ECL强度。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种检测SARS-CoV-2 RNA的探针组、电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

由新型冠状病毒(严重急性呼吸道综合征相关冠状病毒2，SARS-CoV-2)引起的2019年冠状病毒病(COVID-19)已经在世界范围内造成了重大威胁和挑战(Lukas等人，2020)。由于它的高传染性、高发病率和高死亡率，它对全球公共卫生以及世界经济活动造成了巨大的伤害和损失，累计夺去了全球超过一百万人的生命。目前，对这种病毒的早期诊断以及抗病毒疫苗和药物的开发为抑制SARS-CoV-2大流行提供了主要方法。特别是随着病毒突变的出现，对病毒进行早期快速诊断的需求显得持续而迫切。基于反转录聚合酶链反应(qRT-PCR)的SARS-CoV-2检测方法往往需要通过复杂的步骤从病毒样本中提取RNA。整个实验过程通常需要6个小时，这就无法实现实时诊断的目标，同时也影响了病毒检测的效率。

簇状规则间隔短回文重复序列(CRISPR)和CRISPR相关蛋白(Cas)系统，即CRISPR/Cas，是一种革命性的强大的基因组编辑工具，只需要一小段RNA序列，通过利用RNA和DNA之间的相互作用来锚定新基因的位置，大大降低了新合成蛋白的工作量和成本。Cas9、Cas12a、Cas13和Cas14等Cas蛋白可以非特异性地水解单链DNA或RNA，这被称为反式裂解特性，在分子诊断中显示出巨大的潜力。当Cas12a/crRNAs复合物识别目标dsDNA时，它们表现出与单链脱氧核糖核酸酶(ssDNase)对周围ssDNA的非特异性水解类似的反式裂解特性。然而，在医疗点诊断下的应用受到大型和昂贵的光学设备的限制。因此，开发不依赖昂贵的光学仪器的其他模式下的检测应用方法已经变得非常重要和相关。

电化学发光(ECL)是传统电化学(EC)和化学发光(EL)的结合，具有反应时间快、低背景信号和高灵敏度等优点，在核酸、蛋白质和小生物分子的分析中具有广泛的应用前景。常见的ECL生物传感系统需要ECL试剂和共反应物，它们共同构成系统的信号输出。然而，由于ECL试剂和共反应物相互分离，增加了电子传递距离，带来了试剂消耗严重和影响ECL强度的问题。基于以上考虑，人们设计了分子内ECL试剂，以改善电子能量损失和试剂消耗的情况。例如，Sun等人通过构建分子间酰胺键将Ru(bpy)₃²⁺衍生物与共反应物三丙胺连接起来，构成了一种新型的ECL发射器，提高了ECL性能和发射效率。此外，Gui等人提出了一种支链聚合物聚乙稀(BPEI)和Ru(bpy)₃²⁺通过共价键连接的自强化复合物，改善了传统ECL发射试剂容易扩散到水体中的缺陷和分子间反应的ECL强度的不足。聚乙烯亚胺(PEI)作为活性核心试剂可以提高Ru(bpy)32+的ECL强度，因此构建稳定的ECL发射试剂和PEI的分子内反应体系有利于改善试剂损耗和ECL发射效率。