近日，深圳大学物理与光电工程学院及生物医学光子学研究中心在国际顶级学术期刊《Light: Science & Applications》（Nature子刊，中科院一区TOP期刊，影响因子：20.257）发表题为“CRISPR-powered optothermal nanotweezers: Diverse bio-nanoparticle manipulation and single nucleotide identification”本文发展了一种与CRISPR联用的光热镊技术，即CRONT，此技术可捕获并富集三种纳米粒子，包括金纳米颗粒团簇、CRISPR相关蛋白、以及目标DNA，在捕获光斑中心处实现CRISPR的反式切割。
这种创新的方法赋予了光镊技术前所未有的单碱基识别能力，并提升CRIPSR传感至单分子水平。陈嘉杰特聘研究员、陈挚副研究员、孟长乐硕士生为该论文的共同第一作者，并与张晗教授和邵永红教授以及香港中文大学何浩培教授为该论文的共同通讯作者，深圳大学为第一完成单位。
CRONT工作原理 图源：Light: Science &Applications
CRONT可以实现生物纳米颗粒操作，并满足目标生物颗粒识别的CRISPR工作条件。具体而言，首先，我们成功地捕获了ssDNA、dsDNA、BSA、Cas12a蛋白和DNA@金纳米颗粒偶联物。并对其捕获刚度以及温度场分布做了系统性研究。
其次，通过结合基于CRISPR的DNA生物传感方案，在捕获光斑附近，通过监测单个捕获的DNA@金纳米颗粒偶联物被切割的概率，可用于原位DNA分子（SARS-CoV-2或猴痘）鉴定。并在无需核酸预扩增的前提下，达到了25 aM（ssDNA）和250 aM（dsDNA）的检测限。
CRONT技术通过联合CRISPR生物传感系统以及“光热镊”技术，实现了在超低的检测限内快速检测SNP位点的功能，未来有望应用于单分子水平的基因检测以及基因编辑的应用。我们相信，这种非接触性的纳米探针将解决更多的光学、热学、生物学的共性问题，并在单粒子水平上，深化人类对多种复杂生物过程的理解。
项目支持：本工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省自然科学基金、广东省重大人才工程引进类项目、广东省教育厅重点专项、深圳市科技计划项目、深圳市光子学与生物光子学重点实验室、深圳大学医工交叉研究基金、深圳大学科研仪器研制培育项目的支持。
论文信息：Chen, J., Chen, Z., Meng, C.et al.CRISPR-powered optothermal nanotweezers: Diverse bio-nanoparticle manipulation and single nucleotide identification.Light Sci Appl12, 273 (2023).https://doi.org/10.1038/s41377-023-01326-9
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-023-01326-9
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