噬菌体尾刺蛋白修饰金纳米颗粒的检测机制：

金纳米颗粒（AuNPs）因其独特的表面等离子体共振（SPR）效应、易于合成、表面修饰方便以及良好的生物相容性，在快速可视化传感领域备受关注。在本研究中，通过将噬菌体尾刺蛋白（TSP）与AuNPs结合，制备了AuNPs@TSP复合物。TSP作为一种分子识别单元，具有高特异性、强抗干扰能力、稳定性好且易于通过重组表达获得等优点。当AuNPs@TSP与沙门氏菌结合时，由于AuNPs@TSP在沙门氏菌表面的聚集，会导致溶液颜色发生变化，同时在近红外光照射下，AuNPs@TSP能够将光能转化为热能，实现对沙门氏菌的光热杀菌。

噬菌体尾刺蛋白的特异性识别：

噬菌体尾刺蛋白（TSP）在噬菌体粒子组装的最后阶段，其尾部集线器连接到尾刺上，尾刺由六个三聚体gp9分子组成，这些尾刺在特异性结合病毒受体——沙门氏菌脂多糖（LPS）中的重复O-抗原碳水化合物结构中起着关键作用。TSP的N端颗粒结合域（PBD）负责将延长的分子结合到噬菌体头部，而较大的C端部分作为受体结合域（RBD），负责介导与宿主受体的结合。在本研究中，TSP的RBD（121-667 aa）被结合到AuNPs表面，实现了对沙门氏菌的特异性识别。

沙门氏菌的实际样品检测：

评估了该检测方法在牛奶样品中检测沙门氏菌的适用性，包括直接分析和加标实验。通过TSP-MBs在20分钟内特异性分离和富集沙门氏菌，然后在30分钟内通过AuNPs@TSP进行检测，整个检测过程仅需50分钟。在加标实际样品中，回收率在90.0%到99.8%之间，最大相对标准偏差（RSD）为5.11%，显示出高可靠性和准确性。这表明TSP-MBs分离和AuNPs@TSP检测的生物测定法具有快速响应、操作简便、灵敏度高和选择性好的特点。

沙门氏菌的光热消融:

本研究考察了TSP修饰的AuNPs对沙门氏菌（2×10⁵ CFU/mL）的光热活性。在AuNPs@TSP与沙门氏菌结合后，使用808 nm激光对沙门氏菌细胞进行NIR处理。通过扫描电子显微镜（SEM）技术监测NIR处理后沙门氏菌的形态变化，结果显示，在NIR照射2分钟后，沙门氏菌出现轻微损伤，而在4分钟和6分钟后，由于细胞膜的破坏，细胞破裂变得严重。将经过NIR处理的溶液涂布在琼脂平板上，评估细菌的存活率，结果显示，随着NIR处理时间的增加，细菌的存活率逐渐降低，在第六分钟时全部死亡。通过热成像相机可视化NIR光照射区域的热分布，生成温度分布图。光热图像分析显示，NIR光照射导致温度从27.9℃升高到66.2℃，进一步证实了AuNPs@TSP由于温度升高和细胞膜破坏而展现出显著的抗菌特性

关键发现：

1.     开发的“感知-治疗”型生物传感器，利用AuNPs@TSP结合智能手机，快速检测并光热杀灭沙门氏菌，50分钟内出结果，检测限低，杀菌效率高。

2.     TSP作为识别单元，特异性结合沙门氏菌LPS，使AuNPs@TSP在细菌表面聚集，引发颜色变化，实现特异性检测，与其他细菌无交叉反应。

3.     AuNPs@TSP在808 nm激光照射下，高效转化光能为热能，破坏沙门氏菌细胞膜，6分钟内细菌全灭，温度升至66.2℃。

结论：将噬菌体尾刺蛋白（TSP）与金纳米颗粒（AuNPs）结合，并利用智能手机实现的这种生物传感器，能够灵敏、快速、特异性地检测沙门氏菌。此外，AuNPs@TSP展现出光热杀菌特性，能够高效地消灭细菌。该研究提供了一种基于AuNPs@TSP在沙门氏菌表面聚集的比色检测方法，实现了对沙门氏菌的快速、灵敏检测，检测结果可通过智能手机应用程序方便地显示，整个检测过程仅需50分钟，检测限为2.53×10³ CFU/mL。

参考来源：

Hong B, Qin T, Wang W, et al. Phage tailspike protein coated gold nanoparticles combined with smartphone for rapid bacterial detection and photothermal sterilization[J]. Talanta, 2024, 276: 126268.