多孔银金微粒+拉曼增强：科学家开发出可同时检测大肠杆菌和金葡菌的新型生物传感器

人类与致病菌的斗争持续存在，复杂的细菌感染威胁着公共健康。早期检测与诊断是预防和治疗复杂病原菌感染最有效的手段之一。然而，传统的检测方法（如平板涂布法、显微镜荧光染色法、聚合酶链式反应和传统免疫测定法）存在各自的局限性，例如耗时长、操作复杂、对实验环境要求高、灵敏度与速度无法兼顾、难以进行现场快速诊断等。

       为解决上述问题，即时检验技术应运而生，其中侧流免疫层析（Lateral Flow Immunoassay，LFIA）技术因其快速、简便、成本低而备受关注。但传统LFIA只能进行定性或半定量分析，灵敏度和准确性不足。将表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS）这一高灵敏度表面技术与LFIA结合，成为研究热点。通过引入新型纳米材料增强SERS信号，可以显著提升检测灵敏度并实现定量分析。因此，合理设计具有高SERS性能的纳米材料探针，并将其成功应用于LFIA平台，以实现对病原菌的现场超灵敏检测，成为本研究的出发点。

       本研究由中国科学院海洋研究所的王鹏团队完成。他们通过伽伐尼置换反应合成了一种具有多孔表面的Ag@pore-Au微粒，并将其与Raman染料分子（Cy3/4-MBA）结合，构建了高灵敏度的SERS探针。为了验证该材料的优越性，研究团队对探针进行了系统的表征：透射电子显微镜（TEM）图像（Fig. 1IV）清晰展示了Ag@pore-Au的核壳多孔结构，证明其形成了高密度的“热点”；X射线光电子能谱（XPS， Fig. 1VIII）和X射线衍射图谱（XRD， Fig. 1IX）的测试结果证实了材料中银和金元素的成功复合；动态光散射（DLS）分析（Fig. 1III）确定了探针的粒径分布，而SERS性能测试（Fig. 1V）则证明该结构探针具备极强的信号输出能力，且在PEG包裹后信号稳定性良好。

Fig.1 Ag@pore-Au的合成与表征

在应用研究中，团队将上述探针与磁珠分离系统及侧流免疫层析技术相结合，实现了对实际样本中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的双通道检测。研究结果显示，该传感器在最优条件下表现出优异的性能：在磁分离模式下，针对大肠杆菌的特征峰（1586 cm⁻¹）和金葡菌的特征峰（1072 cm⁻¹）均展现出极强的线性关系，线性回归方程分别为y = -1729*x + 10672（R²=0.98）和y = -3855*x + 28751（R²=0.97），检测限均低至10 CFU/mL（Fig. 3III/3V）。在LFIA试纸条应用中，当菌液浓度高于10³ CFU/mL时，T线颜色变化肉眼可见；当浓度低于该阈值时，拉曼检测依然能准确定量（Fig. 4）。在特异性实验中，只有含有对应靶标的实验组才会产生显著SERS信号，且对大肠杆菌和金葡菌的捕获效率分别高达99.4%和98.9%（Fig. 3VII/3IX）。最终，在牛奶、鸡蛋壳和10%人血清的真实样本测试中，回收率均在90.7%至115.0%之间，RSD值也处于合理范围，证明该平台具备良好的抗环境干扰能力和实用性（Fig. 5）。

Fig.4 基于Ag@pore-Au Raman-dye MPs探针的侧流免疫层析试纸条的检测灵敏度测试

Fig.5 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌在牛奶(I)、蛋壳（II）及10%人血清（III）中的实际样品检测

参考文献链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.139264