Dual Signal Detection of HPV16 DNA by CRISPR/Cas12a Biosensing System Based on Upconversion Luminescent Resonance Energy Transfer

doi:10.7503/cjcu20220412

Abstract

Abstract:

Traditional upconversion nanomaterials with pure core structure have some disadvantages such as low sensitivity due to surface quenching effect or low efficiency of luminescence resonance energy transfer（LRET）， the sensitivity of target detection has some limitations. Herein， NaYF₄∶Yb³⁺，Er³⁺（C-UCNPs） core luminescence and NaYF₄@NaYF₄∶Yb³⁺，Er³⁺@NaYF₄（CSS-UCNPs） inner shell layer luminescence energy-limited upconversion nanomaterials were synthesized by a multi-step high-temperature co-precipitation， mediated by a shell layer epitaxial growth method. Meanwhile， the crystalline shape， morphology， surface ligands， elemental composition， and luminescence resonance energy transfer efficiency of the as-prepared materials were characterized and the results demonstrate that the materials processes the advantages of low surface quenching effect and high luminescence resonance transfer efficiency. Subsequently， the nanomaterials were combined with clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）-CRISPR-associated protein(CRISPR/Cas) 12a-gold nanoparticle system to achieve colorimetric qualitative and upconversion luminescence quantitative analysis of human papillomavirus DNA （HPV16 DNA） with a detection limit of 69.8 pmol/L， and the dual-signal assay effectively improved the accuracy of the detection results. In addition， the method is not only specific， but also recognizes single-base mismatched HPV16 DNA， which greatly improves the fault tolerance of DNA fragments

Key words: Upconversion luminescence nanomaterial, Core/shell/shell structure, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR）-CRISPR-associated protein 12a system, Human papillomavirus

CLC Number:

O657

TrendMD:

ZHANG Liling, LIU Liu, ZHENG Mingqiu, FANG Wenkai, LIU Da, TANG Hongwu. Dual Signal Detection of HPV16 DNA by CRISPR/Cas12a Biosensing System Based on Upconversion Luminescent Resonance Energy Transfer[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(11): 20220412.

Figures/Tables 15

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