调节异质结中界面载流子的迁移对于驱动高性能光学生物传感器的信号响应至关重要。在这项研究中，通过利用茎环DNA和CRISPR/Cas12a系统，设计了一种极性可切换的光电化学(PEC)和纳米酶激活的比色双模式生物传感器，以调节基于咪唑盐框架(ZIF)的沸石异质结的界面载流子迁移。具体来说，ZIF-氯化血红素(ZIF-氯化血红素)通过茎环DNA在CdSe/NH2-rGO界面组装形成基于ZIF的异质结。具有加强肋效应的茎环DNA增强了结合并加速了异质结的界面载流子迁移。在目标Cry1Ab存在的情况下，CRISPR/Cas12a系统被激活剪切ZIF基异质结，导致异质结解体，界面载流子迁移消失。此时，ZIF-氯化血红素从CdSe/NH2-rGO界面释放，光电流从阳极切换到阴极。同时，由于其丰富的可及活性位点，释放的ZIF-氯化血红素纳米片表现出高的过氧化物酶样催化活性并产生比色信号。双模式生物传感器在选择性和灵敏度方面表现出优异的性能，具有0.05 pg mL–1(PEC)和0.4 pg mL–1(比色)的低检测限。这项工作提供了一种通过调节异质结中界面载流子迁移来提高光学生物传感器性能的一般策略。![]()
Cry1Ab 检测的极性可切换光电化学和纳米酶显色双模态生物传感器原理图：（A）ZIF-血红素的制备过程，（B）目标触发的 CRISPR/Cas12a 系统的反式切割，以及（C）极性可切换光电化学和纳米酶显色信号输出。
![]()
（A）NH2-rGO和（B）CdSe/NH2-rGO的TEM图像。（C）CdSe/NH2-rGO的XPS光谱调查。（D）ZIF的SEM和（E）TEM图像。（F）ZIF-H纳米片的SEM和（G）TEM图像。（H）ZIF-H纳米片的AFM图像（插图：相应的高度分布）。（I）ZIF和ZIF-H纳米片的XRD图谱。
![]()
(A )( A)CdSe量子点/ITO，(b) CdSe/NH2-rGO/ITO，(c)ZIF-血红素-SLP/CdSe/NH2-rGO/ITO，和(d)CRISPR/cas 12a/ZIF-血红素-SLP/CdSe/NH2-rGO/ITO的光电流响应和EIS。(B)ZIF-氯化血红素/CdSe/NH2-rGO/ITO和ZIF-氯化血红素-SLP/CdSe/NH2-rGO/ITO的光电流响应和EIS。(C)不同条件下TMB/H2O2反应系统的紫外-可见光谱:ZIF、氯化血红素和ZIF-氯化血红素。(D)TMB/H2O 2反应系统的紫外-可见光谱(a)不含Cry1Ab，(b)含1 ng mL–1 cry 1 ab，和(c)含10 ng mL–1 cry 1 ab。插图:三个样品的照片。
![]()
（A）不同偏压下 CdSe/NH2-rGO/ITO 和 ZIF-Hemin-SLP/CdSe/NH2-rGO/ITO 的光电流响应。（B）ZIF、血红素和 ZIF-血红素的紫外-可见漫反射光谱。（C）ZIF 和 ZIF-血红素的 Tauc 图和（D）Mott-Schottky 曲线。（E）CdSe 量子点的紫外-可见漫反射光谱（插图：Tauc 图）。（F）CRISPR/Cas12a 剪切 ZIF 异质结前后可能的电子转移机制。
![]()
（A）生物传感器对不同CCry1Abfrom（a）至（h）的PEC响应：0,0.1,1,10,100 pg mL-1；和1,10,100 ng mL-1。（B）PEC响应与CCry1Ab对数的线性关系。（C）生物传感器在PEC模式下的选择性。（D）生物传感器对不同CCry1Ab从（a）至（k）的比色响应：0,1,3,10,30,100,300 pg mL-1；和1,3,10,30 ng mL-1。（E）比色响应与CCry1Ab对数的线性关系。（F）生物传感器在比色模式下的选择性。
相关成果以“CRISPR/Cas12a-Sheared ZIF-Based Heterojunction to Allow Polarity-Switchable Photoelectrochemical and Nanozyme-Enabled Colorimetric Dual-Modal Biosensing”，发表在国际学术期刊“Analytical Chemistry”上。
文献链接：点击阅读原文
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c03077
免责声明：原创仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，本平台不主张原文的版权，如有侵权，请联系删除。文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意，请作者团队及时联系我们（微信号：analytichemistry，邮箱：chemanalytical@163.com），我们会在第一时间进行修改或撤稿重发，感谢您的谅解！
![]()
投稿、荐稿、合作请联系邮箱：chemanalytical@163.com![]()
