鼠伤寒沙门氏菌是导致食源性疾病的重要病原体，每年全球约有9300万例感染和15.5万例死亡。传统检测方法如平板培养、PCR和ELISA存在耗时、操作复杂或灵敏度低等问题，亟需开发快速、灵敏的现场检测技术。纳米酶因成本低、稳定性高而被广泛研究，但其单独使用时易聚集导致催化活性下降，而共价有机框架（COF）作为载体可提高纳米酶的分散性和稳定性。双模式检测技术结合多种信号输出（如比色、荧光），能互补优势，提高检测可靠性，但现有多模式系统常因组件复杂导致干扰。此外，智能手机辅助检测结合机器学习算法（如线性判别分析，LDA）为现场快速分析提供了新途径。

本文设计的“三合一”纳米杂化物（MCOF-CuO/Au@apt）整合了磁分离、高氧化酶活性和适配体识别功能，以TPE-4A为双信号报告分子，构建了兼具高灵敏度和抗干扰能力的检测平台。

方案1.鼠伤寒沙门氏菌比色法/荧光双模检测示意图

研究内容

图1.MCOF-CuO/AuNPs和MCOF-CuO/Au@apt的合成与表征

图2.表征

MCOF-CuO/Au@apt通过Schiff碱缩合反应制备磁共价有机框架（MCOF），再原位负载CuO和Au纳米颗粒，最后通过Au-S键偶联适配体。TEM显示MCOF为平均直径454nm的球形结构，CuO和Au纳米颗粒均匀分布，粒径分别为5.6nm和4.7nm。XPS和FTIR证实了材料的化学组成和结构完整性，VSM显示其饱和磁化强度为29.8emu/g，可在5秒内完成磁分离，捕获效率达91.8%。

图3.纳米杂化物的TPE-4A类氧化酶活性

图4.MCOF-CuO/AuNPs类氧化酶活性机理的研究

MCOF-CuO/Au@apt对TPE-4A表现出高氧化酶活性，催化生成绿色氧化产物（λmax=600nm）和荧光产物（λem=500nm）。机制研究表明，催化反应依赖溶解氧，涉及超氧自由基（O₂⁻）和羟基自由基（OH）的生成。与游离CuO相比，MCOF负载的CuO纳米颗粒催化活性提高，且在不同离子强度和pH条件下稳定性更佳，归因于MCOF框架对CuO活性位点的保护。

图5.MCOF-CuO/Au@apt氧化酶模拟及aiegen平台分析性能

鼠伤寒沙门氏菌与MCOF-CuO/Au@apt结合后，覆盖催化位点，导致TPE-4A氧化产物减少，比色信号减弱而荧光信号增强。动力学分析显示，结合沙门氏菌后，米氏常数（Km）增大而最大反应速率（Vmax）降低，证实细菌与纳米杂化物的特异性结合抑制了催化活性。

图6.不同浓度鼠伤寒沙门氏菌对比色法结果的响应的二维LDA标准评分图。

优化条件为MCOF-CuO/Au@apt浓度80μg/mL、孵育时间30min。比色模式线性范围为10²–10⁶CFU/mL，检测限7.6CFU/mL；荧光模式线性范围为10¹–10⁶CFU/mL，检测限2.1CFU/mL。特异性实验显示，该平台对其他食源性致病菌（如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌O157:H7）响应极低。智能手机结合LDA可实现颜色参数的智能分析，判别准确率达100%。

本研究构建的“三合一”纳米杂化物MCOF-CuO/Au@apt整合了磁分离、氧化酶催化和适配体识别功能，以TPE-4A为双信号报告分子，实现了鼠伤寒沙门氏菌的比色-荧光双模式高灵敏检测。该平台检测限低、特异性强，结合智能手机与LDA的智能系统可用于现场快速分析，在牛奶、蛋液和鸡肉等实际样品中表现出良好的适用性，为食源性致病菌检测提供了新策略。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139220