磁分离与纳米酶联姻：李斯特菌检测新技术

近日，南昌大学研究团队构建了一种基于电荷转移工程的类POD纳米酶，并结合磁分离技术，开发出一种高效、灵敏的李斯特菌生物传感检测方法。该方法不仅检测限低至2.3×10¹CFU/mL，且在真实样本中展现出良好的适用性，为食品和环境样本中致病菌的快速精准检测提供了新思路。

背景知识

李斯特菌是一种常见革兰氏阳性食源性致病菌，具有高发病率和死亡率。传统的检测技术如聚合酶链式反应（PCR）和金标准培养平板法虽成熟，但难以实现重大技术突破。因此，研究者们开始探索新型检测方法，如CRISPR-Cas法、比色法、荧光法等。同时，磁分离技术因其操作简便、耗时短、普适性强而受到关注。

研究方法

磁分离策略构建：选择多尼培南（DRP）作为磁珠修饰分子，利用其与李斯特菌细胞膜表面青霉素结合蛋白（PBPs）的高亲和性，通过碳化二亚胺反应将DRP修饰到磁珠表面，制备出具有李斯特菌识别能力的MBs-DRP。

纳米酶构建：采用电荷转移工程思路，利用MXene的自还原特性，将金纳米颗粒（AuNPs）引入到具有过氧化物酶（POD）类似活性的氯化血红素（Hemin）中，构建出MXene-Hemin-Au纳米复合物，使其展现出优异的类POD活性。

生物传感器组装：将捕获李斯特菌的MBs-DRP与修饰有单克隆抗体的MXene-Hemin-Au@mAb进行夹心复合物标记，通过电化学信号实现李斯特菌的定量检测。

实验过程

MBs-DRP的制备与表征：通过碳化二亚胺反应将DRP修饰到磁珠表面，利用透射电镜（TEM）、动态光散射（DLS）、Zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等技术对MBs-DRP进行形貌和结构表征，验证DRP的成功修饰。

MXene-Hemin-Au的合成与表征：采用LiF/HCl刻蚀法制备少层MXene，然后将其分别与hemin和HAuCl₄反应，合成MXene-Hemin和MXene-Hemin-Au。利用TEM、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等技术对合成材料的结构和形貌进行表征。

MXene-Hemin-Au的POD-like活性评估：通过紫外-可见光谱（UV-vis）测定MXene-Hemin-Au在TMB-H₂O₂体系中的催化活性，计算米氏常数（Km）以评估其类酶活性。

生物传感器的优化与性能评估：对生物传感器的pH、标记时间和催化时间等关键参数进行优化，以获得最佳检测性能。通过分析不同浓度李斯特菌样本的响应电流，建立校准曲线，确定检测限和线性范围。

关键结论

高效捕获性能：MBs-DRP在pH4−8范围内对李斯特菌的捕获效率（CE）大于90%，在0−1MNaCl浓度范围内CE超过90%，且在生菜、苹果汁、医院废水和池塘水等真实样本中展现出良好的捕获效果，证明其在食品和环境样本中李斯特菌分离的可行性。

优异催化活性：MXene-Hemin-Au纳米复合物展现出显著的类POD纳米酶活性，其催化活性优于单独的MXene、MXene-Au和MXene-Hemin。通过电荷转移工程策略，MXene-Hemin-Au的催化活性得到显著提升，其中MXene-Hemin-Au₅₀具有最高的Fe²⁺和Fe³⁺比例，展现出最佳的类酶活性。

高灵敏检测：构建的生物传感器对李斯特菌具有良好的线性关系（10¹−10⁶CFU/mL），检测限为2.3×10¹CFU/mL，与已报道的工作相比具有满意的分析性能。

良好选择性与适用性：生物传感器对四种非目标致病菌展现出良好的选择性，对生菜、苹果汁、医院废水和池塘水等真实样本中李斯特菌的检测回收率为91.19%−102.98%，相对标准偏差（CV）为0.99%−9.44%，显示出良好的基质耐受性和适用性。

研究意义

该研究成功开发了一种基于磁分离技术和电荷转移工程构建的纳米酶生物传感器，实现了对李斯特菌的高灵敏、高选择性检测。这项技术有望为食品和环境样本中致病菌的快速、精准检测提供有力工具，对于保障食品安全和人类健康具有重要意义。同时，该研究揭示了电荷转移工程在纳米酶设计中的潜力，为未来纳米酶在生物传感领域的应用提供了新的思路。

参考文献：1、Li, Weiqiang et al. “POD-like nanozyme constructed from perspective of charge transfer engineering for biosensing of magnetic separation treated Listeria monocytogenes.” Food chemistry vol. 463,Pt 4 (2025): 141495. doi:10.1016/j.foodchem.2024.141495