新型丙烯酸酯基荧光探针赋能食品安全与临床细菌快速检测

细菌感染性疾病严重威胁人类健康，而传统细菌检测方法普遍存在灵敏度低、预处理繁琐、无法实时监测等局限。半胱氨酸（Cys）作为细菌代谢的关键标志物，成为细菌检测的重要靶点。为此，研究团队设计的 Probe-Cys 以三氰基呋喃衍生物为荧光团，借助高反应活性的丙烯酸酯基团实现对半胱氨酸的特异性识别。当探针与半胱氨酸反应时，会释放出强荧光产物 Fluorophore-OH，通过荧光光谱可实现精准检测，整个反应在生理 pH（7.4）环境下 30 分钟内即可达到稳定荧光强度，展现出快速响应的显著优势。

该探针具备突出的性能亮点：在多种氨基酸、无机离子等干扰物质存在下，仍能精准识别半胱氨酸，选择性极强；检测限低至 0.20μM，荧光强度与半胱氨酸浓度在 0-100μM 范围内呈现良好线性关系，相关系数高达 0.994，灵敏度远超传统检测手段；且在 4-60℃温度范围内、12 小时紫外照射及 30 天冷藏存储条件下，荧光强度保持在 95% 以上，稳定性优异。

图 1：Probe-Cys 合成及与 Cys 反应的光谱、选择性等特性。

基于半胱氨酸是细菌关键代谢物的特性，Probe-Cys 可间接实现细菌检测。实验表明，它能定量检测不同浓度的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，且对大肠杆菌的响应更为显著，可初步区分这两种常见致病菌。在香蕉、西瓜、橙子、苹果、梨等真实食品样本检测中，该探针对添加的大肠杆菌回收率达到 87%-110%，充分验证了其在复杂基质中的实用性，为食品安全监测提供了可靠工具。

图 2：Probe-Cys 与 Cys 的反应机制、轨道及核磁共振分析。

此外，探针还能通过监测细菌代谢变化，快速评估细菌对左氧氟沙星、阿莫西林、环丙沙星等抗生素的敏感性。检测结果与临床和实验室标准协会（CLSI）的最低抑菌浓度（MIC）标准基本一致，仅因检测浓度和机制差异导致代谢最低抑菌浓度（m-MIC）略高，为抗生素疗效评估及新药研发提供了高效手段。

图 3：Probe-Cys 试纸条荧光变色及 RGB 比值相关关系。

值得关注的是，Probe-Cys 可制成便携式试纸条，通过手持 365nm 紫外灯照射，就能实现半胱氨酸的可视化检测，颜色从无色变为红色。结合智能手机的 RGB 分析功能，还能实现半胱氨酸浓度的快速定量，在 0-1mM 浓度范围内，试纸条的绿红比值与浓度线性相关系数达 0.997，为现场快速检测提供了极大便利。同时，该探针还可用于活细菌内半胱氨酸的成像，清晰区分大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等五种临床常见致病菌的半胱氨酸含量差异，且不受同型半胱氨酸、谷胱甘肽等生物硫醇的干扰。

图 4：细菌共聚焦成像、五种致病菌荧光强度及外源 Cys 影响。

这项研究得到了国家自然科学基金、湖南省科技厅基金等项目支持，开发的荧光探针兼具高灵敏度、高选择性和便携性，不仅突破了传统细菌检测技术的诸多局限，更为细菌检测提供了新的技术路径，在食品安全监测、临床诊断、环境监测等领域展现出广阔应用前景，有望推动快速病原体检测技术的发展，为公共卫生防护提供有力支撑。

参考文献：Huang W, Wu C, Chen S, et al. Synthesis of an acryloyl-ester-based cysteine-responsive fluorescent probe and its application in bacterial detection[J]. Talanta, 2026, 296: 128511.