银纳米生物探针的纳米催化超灵敏电化学检测沙门氏菌血清型靶向毒力蛋白

前言：沙门氏菌是一种革兰氏阴性菌，属于肠杆菌科，是引起沙门氏菌病的病原菌，该病常通过摄入受污染的水或食物传播。伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌是导致大多数人感染的主要原因。近年来，至少113个国家和地区已报告沙门氏菌爆发，因此迫切需要快速、安全的检测方法。

现有检测方法的局限性：

（1）目前国际机构推荐的标准沙门氏菌检测方法是经典的培养法，根据“ISO 6579–1:2017/Amd 1:2020”指南，需要5–7天的时间，并且需要复杂的设备；

（2）先进的技术如实时荧光PCR、LAMP、测序和ELISA等虽然可以提供更快的结果，但需要高端仪器、高成本和专业人员；

（3）过去几年中，已有针对沙门氏菌的快速免疫化学方法的报道，如RapidCheck SELECT、Reveal 2.0和Wellcolex乳胶凝集试验等，但这些方法依赖于针对Kauffmann–White方案（O-体、LPS、H-鞭毛）的经典抗原-抗体，这些抗原并非沙门氏菌独有，限制了其特异性，尤其是在富含益生菌的食品中。

Bhawana Bisht等研究人员开发了一种基于银纳米颗粒（AgNp）纳米催化的超灵敏和特异性检测沙门氏菌的方法，利用特异性抗体（Ab）结合沙门氏菌跨膜蛋白中的肽段，构建纳米生物探针，通过电化学检测手段实现对沙门氏菌的检测。

其检测原理为：

（1）特异性识别：利用特异性抗体（Ab）结合沙门氏菌毒力蛋白PagC的保守肽段，实现对沙门氏菌的特异性识别。当样品中存在沙门氏菌时，Ab-AgNp探针会与沙门氏菌细胞结合，形成稳定的复合物。

（2）电化学信号生成：在检测过程中，使用过氧化氢（H₂O₂）作为氧化剂，通过AgNp的自纳米催化作用，将零价银（Ag0）氧化成银离子（Ag⁺），Ag⁺在电化学检测中具有氧化还原活性，能够产生可测量的电化学信号，信号的强度与样品中沙门氏菌的浓度成反比。

图1：电化学测定的示意框架

（a）封闭的 Ab-AgNp 纳米生物探针与沙门氏菌外膜暴露区域的 PagC 肽（以红色显示）特异性结合。

（b）对未结合的探针进行电化学评估。

（c）TEM 图像显示足够的剩余探针发出信号，如果存在沙门氏菌，则特定探针会与细菌结合，因此信号以浓度依赖性方式下降。

该超灵敏电化学检测沙门氏菌方法具有以下优点：

1. 高灵敏度：

能够检测到低至10 cells/mL的沙门氏菌，相较于传统的培养基法和其他一些检测方法，具有更低的检测限，能够更早地发现样品中的沙门氏菌污染。

2. 特异性好：

通过特异性抗体（Ab）结合沙门氏菌毒力蛋白PagC的保守肽段，实现了对沙门氏菌的高特异性识别，能够有效区分沙门氏菌与非特异性细菌，如大肠杆菌、克雷伯菌等，减少了误检的可能性。

3. 操作简便：

相较于实时荧光PCR、测序等需要高端仪器和专业人员的操作，该电化学检测方法所需的设备相对简单，如便携式电化学仪器，适合在实验室和现场等多种环境下使用。

4. 样品处理简单：

样品的前处理过程相对简单，不需要复杂的培养和分离步骤，只需将样品与探针混合后进行电化学检测，大大简化了操作流程，降低了操作难度。

5. 快速高效：

整个检测过程可以在30分钟内完成，相较于传统的培养基法需要5–7天的时间，大大缩短了检测周期，能够快速获得检测结果，及时应对食品安全和公共卫生事件。

6. 成本效益：

使用的试剂如H₂O₂、AgNp等相对廉价，且用量较少，降低了检测成本，使得该方法在资源有限的地区和大规模检测中更具经济优势。

总结：研究开发了一种基于Ab-AgNp探针的电化学检测方法，能够灵敏、特异性地检测食品样品中的沙门氏菌，该方法利用AgNp在H₂O₂存在下的自纳米催化作用生成氧化还原活性离子，实现了对沙门氏菌的检测，检测限为10 cells/mL，且具有高特异性，能够区分沙门氏菌和食品与水样中常见的其它细菌，在实际样品中具有良好的适用性，有望在食品安全和公共卫生监测中发挥重要作用。

参考文献：

[1] Bhawana Bisht;Priya Bhardwaj;Sakshi Chauhan;Sagrika;Vedika;Namita Basnal; Vijayender BhallaCA1. Nanocatalysis of silver-nanobioprobe based super sensitive electrochemical detection of Salmonella serotypes targeting virulence protein[J]. Biosensors and Bioelectronics,2024,Vol.268: 116872