基于多功能磁性标签的双读出ELISA方法用于金黄色葡萄球菌的检测

细菌感染引起巨大健康威胁，迫切需要开发准确方法检测环境和食物样本中的金黄色葡萄球菌。由于抗体的特定识别能力和敏感的纳米信号响应，免疫测定技术已成为食品安全检测、环境污染监测和医学生物标志物诊断中应用的热门检测技术。提供多信号响应的标签材料由于其灵敏度的提高、检测范围的扩大和分析结果的准确，已成为单信号系统的有力竞争者和潜在替代品。相比之下，ELISA通常依赖于表现为天然酶或人工纳米酶的信号来催化底物比色，缺乏多样化的信号感知和多模式响应。因此，进一步的努力应集中在探索多功能标签上。

山西大学耿红教授等构建了用于敏感双信号反应免疫分析的多功能磁性普鲁士蓝（PBN）纳米标签。如图1，Fe₃O₄作为磁核，确保了样品磁分离和靶标的快速富集。通过蚀刻在磁球表面生长的PBN具有更好的分散体系，协同促进OH自由基的性、过氧化物酶活性和生物相容性，确保了抗体的强亲和力和非破坏性标记。更重要的是，两种材料结合形成异质结，增强了光催化活性。此外，Fe₃O₄和PBN中含有Fe²⁺，与H₂O₂形成芬顿产生。光-芬顿体系产生的自由基具有很强的氧化能力，能够快速降解罗丹明B。通过结合oxTMB对荧光的内滤效应，成功获得灵敏的荧光信号输出。采用两步法制备的多功能标签具有成本低、环境友好、分散稳定、酶活性和光催化性能好等优点。

图1 双读出ELISA示意图。（A）探针制备原理及靶标物质的捕获和富集；（B）比色法和荧光检测原理。

研究结论：

本研究建立了一种基于比色和荧光双读出模式的灵敏ELISA方法检测水合牛奶中的金黄色葡萄球菌。所制备的免疫探针通过磁球核心对靶标进行富集来提高灵敏度，同时通过外部的普鲁士蓝的优异过氧化物酶活性进行比色反应。其核壳结构的不规则纳米化状材料同时具有优异的光催化性能，利用罗丹明B的降解和oxTMB的内滤淬灭，形成灵敏的荧光信号，保证了比色信号的准确性。建立的生物传感器灵敏度可低至100 CFU/mL，能够在食品和环境样品中成功应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140085