沙门氏菌是过去 20 年全球可能导致沙门氏菌病的食源性病原体的主要原因。它也是全球腹泻病的四大主要原因之一。因此，食品工业中沙门氏菌的有效监测非常重要。

通常，生物传感器将固定化生物识别元件与信号放大方法和换能器相结合，其中，磁弛豫（MRS） 传感器具有灵敏、均匀、背景信号低的优点，并且仪器易于操作。传统的MRS生物传感器依赖于特异性抗体-抗原反应，该反应可以诱导磁性纳米颗粒的聚集或分解。磁性纳米粒子的状态和数量会影响水质子弛豫速率。并测量周围水分子的横向弛豫时间（T2）作为信号读数。

传统 MRS 生物传感器的灵敏度和特异性在很大程度上取决于抗体和磁性颗粒的浓度比和偶联。因此，在构建新型 MRS 生物传感器时，探索生物受体和磁性粒子之间准确可控的耦合策略至关重要。

传统的 MRS 生物传感器依靠抗体来识别目标细菌，这已被证明特别适合检测病原体。然而，抗体的成本更高、有条件的储存以及无法区分可变细菌。这一点上，噬菌体特别适合细菌检测。除了高特异性、易于产生和对极端环境的耐受性等优点外，还有人认为噬菌体可能能够区分活细胞和非活细胞，从而使它们成为 MRS 生物传感器中生物识别的有希望的候选者。

在该研究中，作者提供一种基于噬菌体的新型方法，使用具有 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。与之前的MRS生物传感器相比，所提出的基于噬菌体的MRS传感器有了显著的改进。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，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更高效地结合到噬菌体表面。TCO/Tz之间的共价生物正交反应已被应用于小分子标记。然而，很少有研究关注使用TCO/Tz生物正交反应对噬菌体表面进行改性。由于有报道称TCO/Tz生物正交反应在标记方面比Azide/DBCO反应更有效，因此本研究采用了TCO/Tz反应代替Azide/DMCO。

本文的检测流程如下：

（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，细菌珠复合物可以被TCO修饰的噬菌体（phage-TCO）特异性识别，导致靶诱导聚集。未反应的Tz修饰的_MNP30（_Tz-MNP30）纳米颗粒用作磁探针，可以通过监测未反应的_MNP3O周围水分子的横向弛豫时间（T2）来观察信号。

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 检测示意图

结论：

在本研究中，提出了一种基于噬菌体的 MRS 生物传感器，用于使用生物正交反应信号放大检测沙门氏菌。结果证明噬菌体是 MRS 生物传感器中用于检测沙门氏菌的一种很有前途的识别元件。TCO/Tz 介导的生物正交反应是一种高效的信号放大系统，可以大大提高该 MRS 生物传感器的灵敏度。

参考来源：

Huang C, Zhao J, Lu R, Wang J, Nugen SR, Chen Y, Wang X. A phage-based magnetic relaxation switching biosensor using bioorthogonal reaction signal amplification for Salmonella detection in foods. Food Chem. 2023 Jan 30;400:134035. doi: 10.1016/j.foodchem.2022.134035. Epub 2022 Aug 28. PMID: 36063677.