细菌污染对食品安全和公共健康构成严重威胁，即使低浓度的致病菌也可能引发感染。传统细菌检测方法（如比色法、电化学传感器等）多基于单一信号模式，易受环境和操作影响，可靠性和准确性不足。双信号传感策略可通过不同模式的响应互补，提升检测灵敏度和可信度。

金属-有机框架（MOFs）材料如PCN-224具有高结构稳定性、大比表面积和可设计性，但其单一组分催化活性有限。引入多金属（Au、Pd、Pt）和辣根过氧化物酶（HRP）可增强其催化活性和荧光淬灭能力，同时利用MOF的孔道保护HRP，提高酶稳定性。万古霉素对革兰氏阳性菌（如李斯特菌）的细胞壁黏肽具有特异性结合能力，可用于细菌捕获和灭活，但现有基于万古霉素的检测方法多为单一信号模式，且未充分利用其抗菌特性。

本研究旨在结合MOF的多功能性和万古霉素的特异性，构建兼具检测与灭菌功能的双模式生物传感器，为食品安全和环境健康提供新方案。

方案1.a)PAPPH-Apt的制备工艺；B)多功能生物传感器的检测过程。

研究内容

图1.材料的表征

PCN-224@AuPdPt@HRP@Aptamer（PAPPH-Apt）的制备：通过原位合成法在PCN-224表面负载Au、Pd、Pt纳米颗粒，再偶联HRP和适配体。TEM显示PCN-224为直径约187nm的球形颗粒，负载多金属后直径增至226nm，元素映射证实C、N、O、Zr及多金属均匀分布。

图2.PAPPH-Apt的结构与性能验证

结构与性能验证：DLS和Zeta电位分析表明材料粒径逐步增大，表面电荷变化与修饰过程一致；FTIR和XPS证实适配体通过Zr-O-P键与PCN-224结合，多金属的引入未破坏MOF结构。

图3.双模传感器的传感机理及其可行性

图4.万古霉素和适体在捕获单核增生李斯特菌中的夹心识别

比色检测：PAPPH-Apt的过氧化物酶活性催化H₂O₂氧化TMB，生成蓝色氧化产物（ox-TMB），酸性条件下变为黄色，450nm处吸光度与李斯特菌浓度呈线性关系，检测限为11CFU/mL。

荧光检测：游离PAPPH-Apt可淬灭荧光标记DNA（FAM-DNA）的信号，当李斯特菌存在时，PAPPH-Apt与细菌结合，上清液中FAM-DNA荧光恢复，518nm处荧光强度与细菌浓度线性相关，检测限为4CFU/mL。

图5.BSA-Van抗菌性能分析

万古霉素的杀菌作用：BSA-万古霉素（BSA-Van）通过抑制细胞壁合成杀灭李斯特菌，MTT实验显示处理后细菌代谢活性显著降低，抑菌圈实验证实其抗菌效果。

图6.a)荧光定量分析策略机理图。b)单核增生李斯特菌与ΔFL浓度的对数校准图。c)不同检测物质的荧光定量分析策略的荧光信号强度。

特异性检测：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等非目标菌无明显信号响应，仅对李斯特菌产生显著比色和荧光信号变化，证明高特异性。

 本研究成功构建了基于PAPPH-Apt和万古霉素的双模式生物传感器，实现了李斯特菌的比色-荧光同步检测与灭菌。该传感器兼具高灵敏度（比色检测限11CFU/mL，荧光检测限4CFU/mL）、良好的稳定性（储存20天后性能无显著下降）和特异性，且在实际食品样品中表现优异。研究为MOF材料在多功能生物传感中的应用提供了新思路，有望推广至其他致病菌的检测与控制。

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136582