新型Apta-MIP传感器：水中细菌检测的突破性进展

引言

随着全球水资源污染问题日益严重，水传播疾病成为威胁人类健康的巨大隐患。传统细菌检测方法耗时长、成本高且操作复杂，难以满足快速、精准检测的需求。近期，一项创新性的研究提出了基于适配体-分子印迹聚合物（Apta-MIP）的电化学传感器，用于高效检测水中的致病菌。这项技术不仅具备高灵敏度和特异性，还能实现多目标细菌的同时检测，为保障饮用水安全提供了新思路。

图 1. 金黄色葡萄球菌Apta-MIP传感器在多巴胺电聚合后的扫描电子显微镜（SEM）图像（a），清洗后的（b），重新结合10⁸ CFU/mL金黄色葡萄球菌后的（c）。

正文

1. 什么是Apta-MIP传感器？

Apta-MIP传感器结合了适配体（Aptamer）和分子印迹聚合物（Molecular Imprinted Polymer, MIP）两种材料的优点。适配体是一类经过筛选的单链DNA或RNA序列，能够特异性结合特定的目标分子；而分子印迹聚合物则是一种人工合成的受体材料，通过模板法制造出与目标分子形状匹配的空腔。两者结合形成的双识别系统，使得传感器在检测过程中既具有高度的选择性又具备优异的灵敏度。

2. 研究背景与意义

据世界卫生组织统计，每年因饮用受污染水源导致超过2亿人死亡，其中大部分发生在发展中国家。埃希氏大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）是两种常见的水传病原体，它们不仅会引起肠胃炎等疾病，还可能引发严重的并发症。因此，开发一种快速、简便且可靠的细菌检测手段至关重要。

3. 技术原理

该研究团队利用电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）技术评估了Apta-MIP传感器对不同浓度细菌的响应情况。实验结果显示，在缓冲溶液、去离子水以及加标自来水样本中，该传感器均表现出良好的性能，最低检出限分别达到了4 CFU/mL（E. coli）和2 CFU/mL（S. aureus）。此外，其动态范围覆盖了从1 CFU/mL到10⁸ CFU/mL，远超现有同类产品。

图 2. Apta-MIP和MIP传感器在大肠杆菌（a）和金黄色葡萄球菌（b）浓度从100到10⁸ CFU/mL 增加时的电容变化百分比；Apta-MIP、MIP、适体传感器、NIP 和对照实验在10⁸ CFU/mL 大肠杆菌（c）和金黄色葡萄球菌（d）浓度下电容变化百分比的比较。误差棒表示从三个独立重复实验中获得的标准偏差。

4. 实验验证

为了进一步验证Apta-MIP传感器的实际应用价值，研究人员进行了多次重复实验，并将其与其他单一组分构成的传统传感器进行了对比分析。结果表明，无论是在单一细菌检测还是混合样品测试中，Apta-MIP传感器均显示出更高的准确性和稳定性。特别是在复杂环境条件下（如自来水），其表现尤为突出，证明了该技术在未来实际应用场景中的潜力。

5. 应用前景

基于上述研究成果，Apta-MIP传感器有望成为未来公共卫生监测体系中的重要组成部分。它可以广泛应用于饮用水安全保障、医疗诊断以及环境监测等领域，帮助人们更早地发现潜在风险并采取相应措施。同时，随着技术的不断进步和完善，相信这一创新成果还将带来更多意想不到的应用可能性。

结论

总之，这项关于Apta-MIP传感器的研究为解决当前存在的诸多挑战提供了一个全新的解决方案。它不仅实现了对多种致病菌的高效检测，而且具有广阔的应用前景。我们期待着看到更多类似的技术突破，共同推动社会向着更加健康、安全的方向发展。

参考文献

Agar, M., Laabei, M., Leese, H.S., & Estrela, P. (2025). Aptamer-molecularly imprinted polymer sensors for the detection of bacteria in water. Biosensors and Bioelectronics, 272, 117136.