智能手机助力：基于AuNPs@Nisin的电化学/光学双模式生物传感器快速检测MRSA

研究背景

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是一种对多种β-内酰胺类抗生素具有抗药性的金黄色葡萄球菌，对公共卫生构成重大威胁。由于MRSA能够通过不同途径导致人类感染，因此检测MRSA对于临床实践至关重要，尤其是在“同一健康”概念的基础上。

电化学传感器在MRSA检测中被广泛使用，而基于纸质的侧流免疫分析因其简单、成本效益高和快速结果提供而成为突出的诊断工具。智能手机作为集成控制器和数据处理平台，为快速定量目标检测和定位提供了理想的平台。

基于此，本文开发了一种新型、快速、灵敏且便携的MRSA检测方法。

工作原理

金纳米粒子（AuNPs）和乳酸链球菌素（Nisin）的自组装有效地捕获了MRSA，导致这些复合物在FLIA后10分钟在T-line处聚集。将修饰有ZIF-8/氧化石墨烯（GO）的屏网碳电极（SPCE）作为工作电极（WE），因其出色的吸附和导电性质而闻名。将装有T-line的硝酸纤维素（NC）膜固定在WE上，以感应来自AuNPs的电化学信号变化。通过视觉检查可以很容易地区分定性结果。

此外，智能手机被用来通过便携式黑匣子捕获稳定参数以提取RGB，或者获取用于定量分析的电信号，这些分析是使用便携式电化学传感器进行的。

Scheme 1. Schematic illustration of the electrochemical/visible light dualreadout biosensor fabrication for detecting MRSA.

性能测试

通过电化学-比色双读出方法，对MRSA的浓度范围进行了测试，建立了检测的线性方程和检测限。电化学检测的线性范围和视觉检测的线性范围均表现出良好的线性相关性，检测限分别为9 CFU/10 mL和36 CFU/10 mL。

Fig. 1. Smartphone-based dual-readout detection. (a-b): Schematic diagram of the e-LFIA and v-LFIA; (c): Standard curve for e-LFIA of MRSA in buffer, and the inset represents DPV spectrum; (d): Standard curve for v-LFIA and the inset showing the corresponding photograph of the test strip. The error bars indicate standard deviations calculated from three replicates.

应用

特异性测试：对其他病原体进行了靶向测试，结果显示对MRSA有显著的阳性响应，而对其他细菌没有明显的交叉反应。

实际样品测试：在自来水、牛奶和果汁样本中评估了MRSA的回收率，结果表明该检测技术能够可靠地识别实际样本中的MRSA。

Fig. 2. (a): Dual readout sensor specificity; (b): Recovery in tap water and milk. The error bars indicate standard deviations calculated from three replicates.

讨论

在本研究中，乳酸链球菌素和金纳米颗粒经历了一个非常简单的自组装过程，首次建立了LFIA，其中明显的T线准确指示了MRSA的存在。T线的G值可以通过智能手机和便携式暗箱分析精确定量。此外，用ZIF-8/GO修饰的丝网印刷电极安全地附着在NC膜上，灵敏地反映MRSA含量的变化，并将它们转换成智能手机可读的电信号。基于智能手机的e/v-LFIA双读出POCT模式的成功建立为MRSA检测提供了一个可选方案，适用于不同检测条件的研究人员，补充了现有的MRSA快速检测方法。

参考文献：Zhang S, Wang S, Sun B, et al. A smartphone based electrochemical/visible light dual-readout biosensor for sensitive detection of MRSA by self-assembly Nisin@ AuNPs[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024: 137000.