前言：食源性细菌对人类健康构成相当大的威胁，并且容易造成重大的经济损失。例如，食源性细菌大肠杆菌 O157：H7 可导致全球流行性胃肠道疾病暴发，并在人类中引起血性腹泻，尤其是在发展中国家。预防和控制疾病传播的关键措施之一是开发有效和快速的方法来检测食源性细菌。常规方法包括培养法、免疫测定、表面增强拉曼散射 （SERS） 和测序方法。这些方法通常涉及耗时的培养技术或需要复杂的实验室设备，这限制了它们在快速现场分析方面的实用性。因此，构建一种灵敏有效的检测方法来预防细菌感染至关重要。

Jialin Zhang等研究人员开发了一种基于Fe₃O₄@COF-AuNPs和触发等温循环扩增的超灵敏电化学生物传感器，该传感器利用Fe₃O₄@COF-AuNPs这种磁性纳米复合材料和触发等温循环扩增（TICA）技术来检测食源性细菌，特别是大肠杆菌（E.coli）。在检测过程中，目标细菌的存在会触发发夹结构的核酸探针（HAP）构型变化，启动TICA反应，导致HAP从DNA单层上脱离。这样，Fe₃O₄@COF-AuNPs就能通过DNA互补配对固定在电极的DNA单层上，由于其高电催化活性，能够催化4-硝基苯酚的还原反应，从而在电化学工作站上产生显著的电流信号，实现对E.coli的超灵敏检测。通过优化实验条件，该传感器展现出了低检测限、高灵敏度、良好的选择性、稳定性和重复性，为食品监测和食源性疾病的早期检测提供了一种新的方法。

图1：功能化 Fe₃O₄@COF-AuNPs和 TICA 构建细菌电化学传感器的示意图。

（a） 该材料由磁性纳米粒子Fe₃O₄、共价有机框架COF和金纳米粒子AuNPs组成，提供了大的比表面积和有序的孔结构，增强了传感器的吸附能力和电催化活性。

（b）当目标细菌（如E.coli）存在时，会引起发夹结构的核酸探针（HAP）构型变化，触发TICA反应，从而释放出更多的结合位点供Fe₃O₄@COF-AuNPs结合。

（c）Fe₃O₄@COF-AuNPs在电极表面展现出优秀的电催化性能，特别是在催化4-硝基苯酚（4-NP）还原反应中，这导致了明显的电流信号变化，使得细菌检测变得极为灵敏。

（d）通过DNA互补配对技术，Fe₃O₄@COF-AuNPs能够固定在电极表面，进一步增强了传感器的灵敏度和选择性。

该超灵敏电化学生物传感器具有以下优点：

1. 高灵敏度：

检测限低至10 CFU/mL，能够检测到极低浓度的目标细菌。

2. 快速检测：

检测时间仅为1小时，适合快速筛查和诊断。

3. 高选择性：

对目标细菌E.coli具有高度选择性，对其他干扰细菌的响应几乎无增加。

4. 良好的稳定性和重复性：

传感器在多次测试中展现出稳定的信号和低的标准偏差，表明其可靠性。

5. 操作简便：

电化学传感器通常易于操作，不需要复杂的设备，适合现场快速检测。

6. 成本效益：

相比于需要昂贵设备的检测方法，电化学传感器更为经济。

7. 应用广泛：

可以应用于食品监测、临床诊断和环境检测等多个领域。

总结：Jialin Zhang等研究人员开发的超灵敏电化学生物传感器在检测食源性细菌，特别是大肠杆菌（E.coli）方面表现出色，通过结合磁性纳米复合材料的高吸附能力和电催化活性，以及TICA的信号放大效应，实现了对食源性细菌的快速、灵敏和选择性检测。