近期，乐山师范学院新能源材料与化学学院&乐山市环境监测与污染防控工程技术研究中心（以下简称“中心”）石凯副教授、常佳丽教授和江滔教授领衔的研究团队，在国际权威期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》（中科院1区TOP，IF=7.7）发表题为“A novel label-free electrochemical aptasensor for sensitive and selective detection of microplastics based on split gRNA with CRISPR/Cas12a-mediated cascade strand displacement”的创新成果。该研究首次将CRISPR基因编辑技术与适配体识别相结合，成功开发出可检测水体中痕量聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）微塑料（＜5 μm）的电化学传感器（简称CRISPR-MP系统），为环境微塑料污染防控和长江上游水生态安全提供了全新工具和关键技术支撑。

技术原理：双信号放大驱动精准检测

研究团队创新性提出"分裂向导RNA（split gRNA）"驱动级联链置换反应的新策略。当水体中的聚氯乙烯（PVC）或聚苯乙烯（PS）微塑料与特异性适配体结合后，触发CRISPR-Cas12a系统的分裂gRNA激活，启动两级信号放大：

1. 级联链置换反应：微塑料结合适配体释放触发链（TP），引发连续DNA置换循环，大量生成信号激活复合物。

2. CRISPR酶切放大：激活的Cas12a酶精准切割电极表面G-四链体/血红素（G4/hemin）探针，导致电化学信号显著降低。

三大创新突破

1.首创检测机制：首次将CRISPR-Cas12a技术应用于微塑料检测领域。

2.灵敏度国际领先：对PVC检测限达37 ng/mL，PS达45 ng/mL，优于多数现有技术（对比见原文表1）。

3.成本优势显著：通过分裂gRNA设计省去传统CRISPR检测中的PAM序列依赖，降低探针合成成本30%以上。

卓越性能验证

在乐山本地水样（自来水、大渡河水）的实际测试中，该系统表现出优异性能：

• 高选择性：对聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）等干扰物响应可忽略（见文中图6A）

• 强抗干扰性：金属离子、有机污染物共存时检测稳定性＞95%（见文中图6B）

• 实用价值突出：成功检出一次性纸杯释放的微塑料（附图S10）

应用前景

该技术具备便携化潜力，未来可开发为：

✅ 环境水体微塑料实时监测设备

✅ 食品包装材料溶出微塑料快检工具

✅ 生物组织微塑料蓄积检测平台

该系统成本低、操作简便，适用于水体、食品等复杂样本的现场快速检测，为“中心”的前沿技术研究提供了重要工具，有望推动微塑料污染防控策略的发展。未来工作可探索该系统对其他类型微塑料（如聚乙烯）的普适性，并集成便携式设备实现实地应用。