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。

甲氧苄啶（TMP）作为一种广泛应用于畜禽和水产养殖的抗菌药物，虽能与磺胺类药物协同增强抗菌效果，但不当使用易导致其在动物源性食品中残留。这些残留通过食物链进入人体，可能引发细菌耐药性、骨髓造血抑制等健康风险，因此建立高效灵敏的 TMP 残留检测方法对食品安全至关重要。目前主流的高效液相色谱、液质联用等方法依赖昂贵设备和复杂前处理，酶联免疫吸附试验（ELISA）则存在抗体稳定性不足的问题，均难以满足现场快速筛查需求。

图1：呈现适体的 Capture-SELEX 筛选过程、各轮富集效率，以及五个候选适体与 TMP 的结合亲和力检测结果。

近日，江南大学食品科学与技术学院联合南京晓庄学院的研究团队开发出一种超灵敏电化学适体传感器，通过三重技术创新破解传统检测难题，为 TMP 残留检测提供了高效解决方案。该传感器的核心创新在于 “高特异性识别 + 强信号放大” 的协同设计。研究团队首先采用 Capture-SELEX 技术，从 90 个碱基的寡核苷酸文库中筛选出对 TMP 具有高亲和力的适体 TMP-1。为去除冗余序列、提升实用性，通过分子对接模拟识别核心结合位点，将其截断优化为 56 个碱基的 TMP-1C，经检测其解离常数（Kd）低至 41.6 nM，亲和力较原始序列显著提升，且能精准识别 TMP 与磺胺甲恶唑等结构类似物，交叉反应率低于 27%。

图2：显示 TMP 与适体不同截断体的分子对接结果、二级结构，及优化后适体 TMP-1C 的结合亲和力测定数据。

为强化电化学信号响应，团队制备了 Pd@Ir 双金属纳米颗粒（Pd:Ir 摩尔比 1:1）。该纳米颗粒呈立方结构，粒径约 8.23 nm，兼具 Pd 的高导电性和 Ir 的优良电催化活性，通过配体效应优化界面电子分布，电子转移效率显著优于单金属纳米颗粒。研究人员将其与发夹结构 H2 偶联，构建 Pd@Ir NPs@H2 信号探针，为后续信号放大奠定基础。

图3：表征 Pd@Ir 双金属纳米颗粒的形貌（TEM）、晶体结构（XRD）及元素组成（XPS）。

传感器的检测机制简洁高效：将巯基修饰的 cDNA-TMP-1C 双链固定在金电极表面，当样品中存在 TMP 时，适体与 TMP 特异性结合导致双链解旋，暴露的 cDNA 会打开发夹 H1，进而触发杂交链式反应（HCR），使大量 Pd@Ir NPs@H2 探针组装在电极表面。这些纳米颗粒加速氧化还原探针的电子转移，产生显著放大的电化学信号，实现对 TMP 的超灵敏检测。

性能测试显示，该传感器表现优异。在 10⁻⁴~10 μg/mL 的 TMP 浓度范围内，电化学信号与浓度对数呈现良好线性关系（R²=0.991），检测下限低至 0.02 ng/mL，远优于现有多数检测方法。在猪肉样品加标实验中，回收率达到 92.00%~93.99%，相对标准偏差仅 3.34%~3.89%，能有效抵抗样品基质干扰。此外，传感器对常见金属离子及氯霉素、四环素等其他兽药无明显交叉反应，在 4℃储存 28 天后信号仅下降 18%，展现出出色的特异性和稳定性。

该传感器不仅操作简便、检测快速（全程无需复杂前处理），且成本仅为传统仪器检测的一半左右，无需专业操作人员即可完成检测。研究团队表示，该技术通过更换特异性适体和 HCR 序列，可拓展至其他兽药残留、食品污染物的检测，为食品安全现场快速监测提供了通用平台。其低设备依赖、高灵敏度的特点，尤其适合基层监管部门、养殖场及食品加工企业使用，有望在保障动物源性食品安全、遏制抗菌药物滥用等方面发挥重要作用。

参考文献：Ding M, Xu H, Duan M, et al. Electrochemical Aptasensor for Trimethoprim detection based on Pd@ Ir Bimetallic Nanoparticles Coupled with Hybrid Chain Reaction[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2026: 139575.