水传播疾病已成为全球公共卫生领域的重大挑战，据研究数据显示，这类疾病每年导致超过 220 万人死亡，并引发腹泻、胃肠道疾病、肺部感染及皮肤感染等多种健康问题。除了对人类健康的直接威胁，水传播疾病还对各国经济造成严重冲击，全球每年因这类疾病造成的经济损失高达 120 亿美元。在众多致病因素中，细菌是水传播感染的主要诱因，其中大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）因其高抗菌耐药性而备受关注，这两种细菌均被列入世界卫生组织（WHO）的细菌优先病原体清单，亟需加强检测与控制。根据 WHO 标准，饮用水中大肠杆菌的可接受限值为 0 CFU/mL，金黄色葡萄球菌则为 100 CFU/mL，这凸显了精准检测的重要性。

研究人员开发出一种结合适配体和分子印迹聚合物（Apta-MIP）的电化学传感器，用于多重检测水中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。该传感器利用非法拉第电化学阻抗谱（EIS）评估细菌检测效果，在缓冲液、去离子水和加标自来水中均表现出色。其核心是双重识别机制：适配体与细菌的亲和力，以及聚合物上的靶标特异性空腔，这让传感器性能超过单独的适配体传感器或分子印迹聚合物传感器。

图 1：通过 QCM-D 测量显示适配体固定及大肠杆菌、金黄色葡萄球菌与特异性适配体结合后的频率和耗散变化。

 传感器制备中，多巴胺在适配体 - 细菌复合物周围电聚合，洗去细菌后形成特定空腔，适配体通过 Au-S 键固定在金电极表面。通过石英晶体微天平（QCM-D）确认适配体与细菌的结合能力，扫描电子显微镜（SEM）观察到空腔与细菌形状匹配，细菌重新结合后空腔被填充。

图 2：Cole-Cole 图展示金黄色葡萄球菌 Apta-MIP 传感器和 NIP 传感器在电极修饰各步骤（电聚合、洗涤、细菌再结合）后的电容变化差异。

图 3：图表呈现 Apta-MIP 和 MIP 传感器在不同浓度大肠杆菌、金黄色葡萄球菌下的电容变化，及与适配体传感器、NIP、对照实验的性能对比。

性能测试显示，该传感器对大肠杆菌的检测限为 2 CFU/mL，金黄色葡萄球菌为 4 CFU/mL，动态范围覆盖 1 至 10⁸ CFU/mL。在加标自来水中，大肠杆菌传感器检测限为 3.5 CFU/mL，金黄色葡萄球菌为 8 CFU/mL，且对混合细菌样品能精准识别目标，非特异性结合低于 3%。相比之下，传统传感器或单一识别元件传感器灵敏度更低，而该 Apta-MIP 传感器因双重识别显著提升了检测效率。

图 4：图表展示 Apta-MIP 传感器在去离子水和加标自来水中，随大肠杆菌、金黄色葡萄球菌浓度增加的电容变化差异

这种传感器无需复杂样品处理，响应快速，可作为即时诊断工具用于水质检测和细菌相关疾病诊断，其微型化潜力还能助力现场检测应用，为水安全和公共健康提供了高效监测手段。

参考文献：Agar M, Laabei M, Leese H S, et al. Aptamer-molecularly imprinted polymer sensors for the detection of bacteria in water[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2025, 272: 117136.