基于M13噬菌体的纳米探针，用于金黄色葡萄球菌的SERS检测和灭活

　　背景：

　　随着人工进化技术的快速发展，肽成为识别分子的理想替代品，其成本要低得多，而且价格稳定。在这些进化技术中，噬菌体展示技术已被证明是一种强大的工具，可以通过从噬菌体展示肽库中重复生物淘取肽配体来获得特定的目标肽。M13噬菌体是构建肽文库最常用的载体。这种病毒的结构非常简单，由~2700个单位的高度有序的主要衣壳pVIII蛋白和少量的次要衣壳蛋白拷贝组装而成。M13噬菌体对人体无害，可以大量纯化，成本低廉。在过去的十年中，M13噬菌体已被证明是一种广泛使用的支架，用于合成和偶联特定的金属或金属氧化物纳米颗粒。此外，在M13噬菌体表面同时显示特异性肽和信号分子的偶联也使其成为从小分子到蛋白质和细胞的各种靶标的理想传感平台。据报道，基于病毒的SERS平台通过在M13噬菌体的pIII蛋白末端显示抗体并在主要外壳蛋白上偶联金纳米立方体来促进前列腺特异性抗原的检测。基于M13噬菌体的SERS检测已成功应用于蛋白质传感、细胞鉴定等。

　　方法：特异性肽显示在3-5个拷贝的次要衣壳pIII蛋白的末端，用于捕获靶标金黄色葡萄球菌。AuNPs沿着M13噬菌体的侧面原位生长，然后用5.5-二硫代双-(2-硝基苯甲酸)(DTNB)标记来构建M13-SERS探针。由于M13可能只捕获一个金黄色葡萄球菌细胞，但用一些AuNPs装饰，因此SERS反应可以大大放大;金黄色葡萄球菌细胞比M13噬菌体大得多(直径为800 nm对6.5nm)，每个金黄色葡萄球菌细胞可以用多个M13-SERS探针标记，从而进一步放大信号。

　　结果：图4A显示了一系列浓度的金黄色葡萄球菌悬浮液的SERS谱图，相应的校准曲线如图4B所示。随着金黄色葡萄球菌浓度的降低，观察到SERS信号明显下降。在浓度低至10 CFU/mL时，SERS信号仍可与空白信号区分开来。图4C-D表明，金黄色葡萄球菌对M13-SERS探针产生明显且比其他三种细菌菌株更强的反应。这一观察结果很好地表明了所提出的M13-SERS探针对金黄色葡萄球菌的有利选择性。

　　图4.(A)M13-SERS探针在不同浓度的金黄色葡萄球菌存在下记录的SERS光谱;(B)拉曼强度与金黄色葡萄球菌浓度的校准图;(C)M13-SERS探针在各种细菌存在下的SERS光谱;(D)M13-SERS在金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌存在下的拉曼强度。

　　结论：本研究开发了一种基于M13噬菌体的SERS传感方法，用于金黄色葡萄球菌的检测和灭活。M13噬菌体的引入避免了对识别分子(例如适配体或抗体)进行修饰的复杂过程，而识别分子则不稳定。M13-SERS探针对金黄色葡萄球菌的测定表现出良好的灵敏度和选择性，清楚地证明了M13噬菌体基于SERS方案检测病原体的潜力。同时，M13-SERS探针具有可行的抗菌能力，使其成为同时检测和灭活金黄色葡萄球菌的潜在多功能平台。

　　参考来源： Wang X Y, Yang J Y, Wang Y T, et al. M13 phage-based nanoprobe for SERS detection and inactivation of Staphylococcus aureus[J]. Talanta, 2021. 221: 121668.