Фотоэлектрохимический биосенсор на основе CRISPR-Cas12a для диагностики нуклеиновых кислот в месте оказания медицинской помощи

Представлен фотоэлектрохимический биосенсор для диагностики в месте оказания медицинской помощи, предназначенный для выявления вируса папилломы человека типа 16 (HPV-16) с использованием портативной электрохимической системы. Для биораспознавания и амплификации сигнала применяли транс-расщепление G-квадруплекса системой CRISPR-Cas12a, а в качестве фотоактивного материала — электрод с печатным экраном, модифицированный полым InO-InS (InO-InS/SPE). G-квадруплексы обеспечивали биокаталитическое осаждение на поверхности InO-InS/SPE за счёт окисления 4-хлор-1-нафтола, опосредованного H₂O₂, что приводило к снижению фототока. При специфическом распознавании аналита системой CRISPR-Cas12a происходило транс-расщепление G-квадруплексов. Результаты измерения фототока можно было непосредственно наблюдать с помощью электрохимического устройства размером с банковскую карту и смартфона: для положительных образцов регистрировали высокий фототок, а для образцов без мишени — низкий. Система демонстрировала удовлетворительный отклик при концентрации HPV-16 в широком диапазоне — от 5,0 до 5000 пМ; предел обнаружения составлял 1,2 пМ. Предложенный метод обеспечивал считывание сигнала смартфоном, позволяя быстро определять концентрацию HPV-16 фотоэлектрохимическим методом без применения сложного оборудования, что соответствует требованиям удалённых регионов и учреждений с ограниченными ресурсами. Сочетание эффективной фотоэлектрохимической платформы биораспознавания с беспроводным электрохимическим устройством размером с банковскую карту может обеспечить высокопроизводительную диагностику в месте оказания медицинской помощи.