基于金电极的电化学免疫传感器：沙门氏菌快速检测技术研究

沙门氏菌（Salmonella）是一种广泛存在的食源性病原体，每年导致全球约8030万例感染，其中630万人死亡。这种病菌主要通过污染的家禽及其制品传播，引发从轻微肠胃不适到严重系统性并发症的多种症状，尤其对儿童、老年人和免疫力低下人群构成严重威胁。传统的沙门氏菌检测方法如培养法、PCR、ELISA和显微镜法，虽然精确，但往往耗时较长，需要专业设备和人员操作，难以满足快速检测的需求。

金电极免疫传感器的技术原理

近日，一项发表在《Microchemical Journal》上的研究介绍了一种基于金电极的电化学免疫传感器，能够在20分钟内快速、灵敏地检测出沙门氏菌。该传感器通过在金电极表面固定抗沙门氏菌抗体，利用自组装单分子层（SAM）技术结合巯基乙酸（MAA），并通过EDC/NHS激活确保抗体的稳定固定。当沙门氏菌与固定抗体结合时，电极的电学性质会发生变化，这种变化可以通过循环伏安法（CV）检测，且电流峰值与沙门氏菌浓度成正比，从而实现定量检测。

图1 生物传感器的金表面用巯基乙酸（MAA）处理，以在其表面引入羧酸基团。随后利用 EDC/NHS 化学方法激活这些羧酸基团，以便与抗体结合。抗沙门氏菌抗体被固定在激活后的表面上。进行牛血清白蛋白（BSA）封闭处理，以减少非特异性结合。将不同浓度的沙门氏菌样本滴加到生物传感器表面，进行循环伏安法测量。通过绘制循环伏安响应与不同沙门氏菌浓度的关系图，生成标准校准曲线，从而实现对样本中沙门氏菌的定量检测。

高灵敏度与特异性：超越传统检测方法

该免疫传感器表现出极高的灵敏度，能够在低至10个菌落形成单位（CFU）/mL的浓度下检测出沙门氏菌，且在20分钟内完成检测，远超传统检测方法。更重要的是，该传感器具有高度的特异性，即使在存在其他常见病原体的情况下，也能准确识别沙门氏菌，无交叉反应。这种高灵敏度和特异性使其在实际应用中具有巨大潜力，尤其是在食品和水样中的人工污染实验中，其检测结果与传统方法一致，显示出良好的可靠性。

表1 本研究生物传感器与其他用于沙门氏菌检测的免疫传感器的比较。Au：金；AuNPs：金纳米颗粒；CV：循环伏安法；DPV：差分脉冲伏安法；PCR：聚合酶链式反应；SPE：丝网印刷电极；SWV：方波伏安法。

实际应用前景

该金电极免疫传感器的出现，为食品和公共卫生领域的病原体检测带来了重大变革。这种传感器能够在短时间内检测出食品中的沙门氏菌污染，帮助企业在生产过程中及时采取措施，减少经济损失和健康风险。此外，在公共卫生领域，该传感器的便携性和快速检测能力使其能够在资源有限的环境中使用，为快速响应疫情提供了有力支持。

未来展望

尽管该金电极免疫传感器已经取得了显著的成果，但研究人员仍在不断探索其优化空间。未来的研究方向包括进一步降低检测成本、提高传感器的长期稳定性以及扩展其检测范围，以涵盖更多的沙门氏菌血清型。此外，研究人员还计划将这种传感器技术应用于其他病原体的检测，开发出更多高效、便携的检测工具，为全球公共卫生安全提供更有力的保障。

参考文献：

Zamzami M, Ahmad A, Alamoudi S, et al. A highly sensitive and specific Gold Electrode-Based electrochemical immunosensor for rapid On-Site detection of Salmonella enterica[J]. Microchemical Journal, 2024, 199: 110190.