【原】蒲巧生&林玲Anal. Chem.：纳米酶介导的催化信号放大用于食源性细菌的微流控生物传感!

研究内容

迫切需要对食源性细菌进行早期检测，以确保食品质量并避免食源性细菌疾病的爆发。

兰州大学蒲巧生和北京工商大学林玲设计了一种用Pt纳米粒子修饰的金属-有机框架(Zr-MOF)(Pt-PCN-224)作为过氧化物酶样信号放大器，用于食源性细菌的微流体生物传感。以大肠杆菌O157:H7为模型，其线性范围为2.93×10²~2.93×10⁸CFU/mL，检测限为2 CFU/mL。成功检测了水、牛奶和卷心菜样品，与标准培养方法的结果一致。加标试验的回收率在90%至110%之间。相关工作以“Nanozyme-Mediated Catalytic Signal Amplification for Microfluidic Biosensing of Foodborne Bacteria”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. 作者首先通过原位还原Zr-MOF上的Pt NPs(PCN-224)并进一步包覆聚乙二醇(PEG)制备了纳米酶介导的催化信号放大器(Pt-PCN-224)，显示出过氧化物酶(POD)样催化活性的高稳定性和易于用抗体共价修饰。

要点2.基于Pt-PCN-224的POD催化信号放大，作者开发了一种用于食源性细菌检测的微流体生物传感器。在免疫磁珠(IMBs)的帮助下，免疫细菌复合物形成，并在外部磁铁下易于控制。当大肠杆菌O157:H7出现时，TMB在Pt-PCN-224的催化下迅速氧化为蓝氧化TMB，可以用肉眼观察，也可以用智能手机捕捉。

要点3.微流控芯片集成了整个检测过程，包括注射、免疫孵育、分离和富集以及信号输出。在最佳催化条件下，得到了较宽的线性范围(2.93×10²−2.93×10⁸ CFU/mL)和较低的检测限(LOD=2 CFU/mL)。该微流体生物传感器可以在1小时内检测水、牛奶和卷心菜样品，加标试验的回收率在90%至110%之间，这与标准培养方法一致。

单原子NPs负载的杂化纳米复合材料在细菌生物传感方面显示出巨大的前景，这种微流体生物传感器在食品安全分析中的护理点应用前景广阔。

研究图文

图1. 基于POD催化信号放大的Pt-PCN-224的食源性细菌的微流体生物传感的说明：（A）Pt-PCN-244合成过程的示意图；（B）大肠杆菌O157:H7的微流控生物传感图解。

图2. NPs的表征。

图3. 催化信号扩增检测O157:H7大肠杆菌的可行性。

图4. 微流控芯片的评估。

图5. 颜色校正过程和富集流速的影响。

图6. 微流体生物传感器的分析性能。

文献详情

Nanozyme-Mediated Catalytic Signal Amplification for Microfluidic Biosensing of Foodborne Bacteria

Gaowa Xing, Yuting Shang, Jiebing Ai, Haifeng Lin, Zengnan Wu, Qiang Zhang, Jin-Ming Lin, Qiaosheng Pu,* Ling Lin*

Anal. Chem.

DOI: https:///10.1021/acs.analchem.3c03232