一种基于噬菌体的磁弛豫切换生物传感器，使用生物正交反应信号放大技术检测食品中的沙门氏菌

噬菌体因其成本低且能够识别活细菌而特别适用于细菌检测。在此，文章建立了基于噬菌体介导的便携式磁弛豫开关 （MRS） 生物传感器对橙汁中沙门氏菌的概念验证检测。定量限 （LOQ） 可达 5 CFU/mL（95 % 置信区间 [CI]：4-7，N = 4），线性范围为 ^{102-108CFU/mL}，比没有生物正交信号放大时提高了 10 倍。基于噬菌体的 MRS 生物传感器的回收率为 95.0 % （95 % 置信区间 [CI]：89.0 %-100.9 %，N = 6）。基于噬菌体的 MRS 生物传感器的特异性为 100%，无假阳性结果。基于噬菌体的 MRS 生物传感器的结果与标准平板计数方法的结果一致。该传感器为病原体提供了可靠且超灵敏的检测平台。

研究的目的是提供一种基于噬菌体的新型方法，使用具有反式环辛烯/四嗪 （TCO/Tz）生物正交反应信号放大的磁性分离和 MRS 传感器来检测沙门氏菌。所提出的基于噬菌体的 MRS 生物传感器比以前的 MRS 生物传感器有了显着改进。首先，在构建 MRS 生物传感器时引入了宿主范围广、稳定性高的噬菌体。在这项研究中，噬菌体不仅作为生物受体能够特异性捕获活的沙门氏菌细胞，而且还作为信号放大的纳米载体。此外，通过使用 TCO/Tz 生物正交反应，小分子探针可以通过共价键与噬菌体表面偶联，效率更高。TCO/Tz 之间的共价生物正交反应已应用于小分子标记。然而，很少有研究关注使用 TCO/Tz 生物正交反应进行噬菌体表面修饰。由于据报道 TCO/Tz 生物正交反应比叠氮化物/DBCO 反应更有效，因此在本研究中应用 TCO/Tz 反应而不是叠氮化物/DBCO。我们的方案如下：（1） 噬菌体与超顺磁性 150 nm 纳米颗粒偶联，用于磁性富集载体。制备的噬菌体磁珠偶联物可以从复杂的食品基质中特异性捕获目标细菌细胞;（2） 采用生物正交点击化学进行信号放大。单独的噬菌体颗粒和超顺磁性 30 nm 纳米颗粒 （MNP30） 也分别与 TCO 和 Tz 生物偶联;（3） 磁分离后，细菌-珠复合物可被 TCO 修饰的噬菌体 （phage-TCO） 特异性识别，导致靶点诱导聚集。未反应的 Tz 修饰的 MNP30（TZ-MNP30）纳米颗粒用作磁性探针，可以通过监测横向弛豫时间 （T2） 未反应的 MNP 周围的水分子30 (图 1）。与没有信号放大的传统 MRS 生物传感器相比，基于噬菌体的基于生物正交反应的 MRS 生物传感器进行信号放大，灵敏度更高，线性范围更广。                    

图 1 用于检测沙门氏菌的基于噬菌体的 MRS 生物传感器图示。（A） 噬菌体-TCO、Tz-MNP 的制备工艺₃₀和噬菌体磁性纳米颗粒 （噬菌体-MNP） 偶联物;无催化剂 TCO/Tz 点击聚乙二醇化的原理。（B） 大尺寸磁性纳米颗粒（如 150 nm、180 nm、250 nm 和 1000 nm）在 0.01 T 磁场中可在 1 分钟内快速聚集，而 30 nm 的磁珠在 60 分钟后会很好地分散。（C） 便携式 LF-NMR 仪器。（D） 基于噬菌体的 MRS 生物传感器灵敏检测沙门氏菌的原理。

参考文献：A phage-based magnetic relaxation switching biosensor using bioorthogonal reaction signal amplification for Salmonella detection in foods.