【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核酸检测，尤其是涉及一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块及应用。
技术介绍
1、对碱基序列及其突变的精确识别是目前精准医疗的核心要素之一，例如在流行病防控中，对呼吸道提取物中的病原体进行核酸序列分析，仍是在人群中诊断病毒种类的最有效方法。此外随着时间演变，病毒毒株将由于碱基突变而产生不同的亚种，导致其传播速度与免疫逃逸能力都呈现较大差异。因此对于病毒防控与临床医疗而言，如何对目标核酸序列进行快速且准确的检测将尤为重要。
2、crispr(规律间隔成簇短回文重复序列)源自细菌的免疫系统，其cas蛋白可与引导核苷酸链相结合，从而实现对目标核酸序列的特异性识别与编辑。目前已成功开发出基于crispr的核酸检测平台，其原理大多为利用crispr-cas蛋白的协同剪切效应，对带有荧光基团的报告分子进行切割，从而利用荧光信号强弱来实现间接检测(cn 113373264 b)。然而这些方法大部分需要复杂的光学仪器，也不可避免地涉及扩增技术，这使得操作流程变的冗长，并增加了样本污染的风险。同一时期，二维场效应晶体管器件在传感领域的应用也得到了飞速发展，借助导电沟道中二维材料原子级别的厚度，器件能对外界环境变化做出实时，灵敏的反馈。
3、近年有团队将cas9蛋白修饰到石墨烯晶体管，识别了人体基因组dna的碱基突变(nat.biomed.eng.2021,5,713-725)。然而cas9蛋白只能特异性靶定双链dna,这种晶体管无法实现对病毒rna分子的直接检测，另外其检出限为1.7飞摩
4、综上所述，尽管在rna检测中crispr-cas技术已经开发出了许多不同的检测方法，但这些检测方法要么需要扩增或逆转录等过程而易导致样本污染，要么需额外引入荧光报告分子或寡聚rna分子。因此开发一种可简单快速地检测目标rna分子、无需扩增并有成本优势的rna检测平台，将具有重要的医疗临床意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术目的在于提供一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块及应用。
2、本专利技术提供的方法结合了crispr-cas13蛋白与晶体管技术，通过晶体管电信号变化来判断样本是否含有目标病毒核酸。该方法无需荧光等物质进行标记，无需引入其他寡聚rna分子，且无需扩增。平均检测时间为5～15分钟，检出限为1阿摩尔每升(1×10-18摩尔/升)。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
4、本专利技术首先提供一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块，该模块包括：
5、绝缘基底；
6、设置在所述绝缘基底上的源极和漏极；
7、设置在所述绝缘基底上并位于所述源极和漏极之间的半导体薄膜；
8、与半导体薄膜相连的cas13-grna探针，其中cas13蛋白通过共价键或范德华力与半导体薄膜表面相连，向导rna(grna)则结合cas13蛋白形成复合物；
9、其中，半导体薄膜在源极与漏极之间形成有导电沟道，在绝缘基底上有进样槽并使进样槽内含半导体薄膜表面。
10、在本专利技术的一个实施方式中，所述绝缘基底选自二氧化硅/硅基底、石英或聚合物薄膜。
11、在本专利技术的一个实施方式中，所述源极和漏极为金属材料，选自金、铜、银、铬、铝等中的一种或几种的组合，所述源极和漏极的厚度为10～100纳米。
12、在本专利技术的一个实施方式中，所述半导体薄膜选自石墨烯、二维过渡金属硫属化合物、硅或黑磷。
13、在本专利技术的一个实施方式中，所述cas13蛋白为常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白系统(crispr/cas)中的vi类蛋白，其可与引导rna结合实现对核酸的特异性识别。所述cas13蛋白源自以下物种：leptotrichia wadei(瓦氏纤毛菌)，porphyromonas gulae(古卟啉单胞菌)，lachnospiraceae bacterium(毛螺菌)，ruminoccocus flavefaciens(瘤胃球菌)，eubacterium siraeum(惰性真杆菌)，prevotella bacterium(普雷沃氏菌)。
14、在本专利技术的一个实施方式中，所述grna是长度为35～60个碱基的寡核苷酸链，其可与cas13蛋白结合生成二元复合物，并引导cas13蛋白靶向目标rna分子。
15、在本专利技术的一个实施方式中，所述病毒为rna病毒，选自流感病毒、肝炎病毒、鼻病毒、冠状病毒、艾滋病病毒和2019新型冠状病毒。
16、本专利技术进一步提供所述基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块的制备方法，包括以下步骤：
17、步骤1、在绝缘基底上加工电极，所述电极包括源极和漏极；
18、步骤2、在绝缘基底上沉积半导体薄膜，利用光刻技术对半导体薄膜材料进行刻蚀，使图案化后的半导体薄膜作为导电沟道连接源极与漏极，得到待修饰器件；
19、步骤3、在待修饰器件的半导体薄膜沟道表面修饰连接分子；
20、步骤4、在连接分子上连接cas13蛋白，形成修饰有cas13蛋白的半导体薄膜表面；
21、步骤5、将靶向目标分析物的grna引入修饰有cas13蛋白的半导体薄膜表面，使grna转载到cas13蛋白上，制备cas13-grna探针；
22、步骤6、在绝缘基底上安装进样槽并使其内含半导体薄膜表面，得到所述基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块。
【技术保护点】
1.一种基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测模块，其特征在于，该模块包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测模块，其特征在于，所述绝缘基底选自二氧化硅/硅基底、石英或聚合物薄膜；
3.根据权利要求1所述的一种基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测模块，其特征在于，所述Cas13蛋白为常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白系统(CRISPR/Cas)中的VI类蛋白，其可与引导RNA结合实现对核酸的特异性识别；
4.根据权利要求1所述的一种基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测模块，其特征在于，所述gRNA为引导RNA，是长度为35～60个碱基的寡核苷酸链，其可与Cas13蛋白结合生成二元复合物，并引导Cas13蛋白靶向目标RNA分子。
5.权利要求1-4中任一项所述基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒R
7.一种基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测方法，其特征在于，步骤B中热处理的方式为将样本置于恒温摇床，温度设置范围为55～95℃，振荡至少30分钟；病毒裂解液处理的方式为将样本置于灭活型病毒保存液中，处理5～15分钟。
9.根据权利要求7所述基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测方法，其特征在于，步骤C中，RNA样本测试所需的外界环境温度为15～60℃。
10.根据权利要求7所述基于CRISPR-Cas13蛋白的病毒RNA电学检测方法，其特征在于，步骤C中，RNA样本检测按电流-时间检测模式或电流-栅压检测模式进行；
...【技术特征摘要】
1.一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块，其特征在于，该模块包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块，其特征在于，所述绝缘基底选自二氧化硅/硅基底、石英或聚合物薄膜；
3.根据权利要求1所述的一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块，其特征在于，所述cas13蛋白为常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白系统(crispr/cas)中的vi类蛋白，其可与引导rna结合实现对核酸的特异性识别；
4.根据权利要求1所述的一种基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块，其特征在于，所述grna为引导rna，是长度为35～60个碱基的寡核苷酸链，其可与cas13蛋白结合生成二元复合物，并引导cas13蛋白靶向目标rna分子。
5.权利要求1-4中任一项所述基于crispr-cas13蛋白的病毒rna电学检测模块的制备方法，其特征在于，包括以下步...
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