多模态生物传感器问世！精准检测食源性致病菌，检测限低至 0.97 CFU/mL

副溶血性弧菌是全球范围内高发的食源性致病菌，常存在于海鲜等水产品中，人体感染后会出现恶心、呕吐、发热等症状，严重时可引发休克甚至死亡。传统检测方法如培养法、酶联免疫吸附试验（ELISA）等存在操作复杂、耗时久、成本高的弊端，难以满足现场快速检测需求。而现有单一模态传感器易受复杂样品干扰，检测准确性不足，开发高灵敏度、高稳定性的新型检测技术成为行业迫切需求。

研究团队创新性地构建了 MCOF-Apt@Ag 复合体系，为多模态检测奠定核心基础。磁共价有机框架（MCOF）通过溶剂热法合成，将铁纳米颗粒与共价有机框架（COF）结合形成核壳结构，既保留了铁纳米颗粒的磁分离特性，又借助 COF 的多孔结构避免银纳米颗粒团聚，还能屏蔽铁纳米颗粒的催化活性以降低背景干扰。适配体修饰的银纳米酶（Ag@Apt）则通过银 - 硫键实现精准组装，兼具优异的过氧化物酶活性和对副溶血性弧菌的特异性识别能力。

该传感器的检测机制巧妙且高效：在检测体系中，MCOF 与 Ag@Apt 通过静电作用自组装形成稳定复合物，其过氧化物酶活性可催化聚集诱导发光分子（TPE-4A）氧化生成绿色产物 TPE-4A²⁺。当存在副溶血性弧菌时，Ag@Apt 会优先通过碱基配对等作用与细菌结合，抑制 MCOF-Apt@Ag 复合物的形成。经磁分离后，沉淀物中复合物减少导致催化活性减弱，使体系颜色从深绿变为浅绿，600 nm 处紫外吸收强度降低，同时 500 nm 处荧光强度升高，实现比色与荧光双重检测。此外，上清液中未结合的 Ag@Apt 可作为 SERS 基底，与信号分子 4 - 巯基苯甲酸（4-MBA）作用，随着细菌浓度升高，SERS 信号逐渐增强，形成第三重检测维度。

图1：Fe NPs 与 MCOF 的 TEM 图、FT-IR 光谱，证实 MCOF 合成成功。

实验数据显示，该多模态传感器性能卓越。比色、荧光、SERS 三种模式的检测限分别低至 1.50 CFU/mL、1.02 CFU/mL 和 0.97 CFU/mL，在 1.5×10¹ 至 1.5×10⁸ CFU/mL 浓度范围内均呈现良好线性关系，相关系数（R²）最高达 0.9996。在选择性测试中，该传感器对副溶血性弧菌表现出特异性识别能力，即使在李斯特菌、金黄色葡萄球菌等杂菌及葡萄糖、氨基酸等常见干扰物质存在时，仍能准确检测目标致病菌。

图2：MCOF-Apt@Ag 的 TEM 图、XPS 谱，验证复合物组装及化学组成。

在实际样品验证中，研究团队将传感器应用于虾和三文鱼样品的检测，三种模式的回收率介于 97% 至 112% 之间，相对标准偏差（RSD）均小于 3.66%，检测结果与标准平板计数法无显著差异。此外，该传感器在 20 天内保持稳定的酶活性，且对肠道益生菌的抑制率低于 15%，具备良好的稳定性和生物相容性，为食品检测场景的实际应用提供了安全保障。

图3：副溶血性弧菌的三种光谱及浓度 - 信号线性关系（R² 最高 0.9996）。

该研究负责人表示，多模态检测模式的优势在于通过三重信号交叉验证，大幅提升了检测的准确性和抗干扰能力，同时满足不同场景需求 —— 比色模式可实现肉眼快速定性，荧光和 SERS 模式适用于精准定量。配合手持 SERS 光谱仪与智能手机联网，该传感器有望实现食源性致病菌的现场快速定量检测，广泛应用于水产品加工、餐饮行业卫生监管、市场质量抽检等领域。

未来，研究团队将进一步优化传感器的 pH 适用范围，通过更换特异性适配体，拓展其对沙门氏菌、大肠杆菌等其他食源性致病菌的检测能力，推动该技术向低成本、自动化、便携化方向发展，为食品安全防控体系提供更强大的技术支撑。

参考文献：Xiao J, Li T, Sun J, et al. Target-inhibited MCOF-Apt@ Ag self-assembly for multi-modal biosensor for detecting Vibrio parahaemolyticus[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2025: 118248.