一种用于检测大肠杆菌的无标记阻抗适配体传感器

研究背景

大肠杆菌是水体、食品基质中典型指示致病菌，传统培养法耗时久、PCR需荧光标记，现场快速检测受限。无标记电化学阻抗适配传感器（EIS适配传感）无需荧光/酶标记，依靠界面阻抗变化实现定量，设备便携、成本低；但现有传感多仅在缓冲液验证，复杂真实基质（自来水、食品浸出液、污水）存在蛋白、颗粒物干扰，实际检测性能不明。本研究构建无标记阻抗适配传感器，系统优化传感界面，评估其在多种实际样品中检测大肠杆菌的灵敏度、特异性与抗基质干扰能力。

主要结果

基于电化学阻抗谱（EIS），利用适配体与目标细菌结合时阻碍电极表面电子交换，导致电荷转移电阻（RCT）变化来检测细菌，通过与空白溶液对比构建校准曲线。

图1.传感器的制备过程及其工作原理

传感器特异性优异，仅对目标大肠杆菌产生显著阻抗信号，杂菌几乎无干扰。测试传感器对 P. aeruginosa 和 S. aureus 的响应，表明传感器对大肠杆菌具有高度特异性，不受其他常见细菌干扰。

图2.传感器特异性

在实际样品（自来水和尿液）中进行校准实验，传感器在尿液中表现与缓冲液相似，但在自来水中因离子浓度问题性能较差；同时测试了传感器对不同来源 E. coli 菌株的检测能力，证明其具有通用性。

图3.实际样品中大肠杆菌的检测

此外，广东环凯微生物科技有限公司为环境中大肠杆菌的检测提供了新的检测方案。

图4.大肠杆菌检测解决方案

研究结论

本研究开发的新型无标记阻抗适配体传感器在多种样品中检测 E. coli 表现出良好性能，具有高灵敏度、高选择性和一定通用性，但在复杂基质（如自来水）中的性能有待优化，且存在传感器重现性和低浓度检测等问题。未来研究应致力于提高传感器在复杂样品中的性能，探索新的适配体，扩大检测范围至其他细菌菌株或实现多目标同时检测。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026265X24027085?via%3Dihub#f0015.