金黄色葡萄球菌是重要机会致病菌，可导致皮肤软组织感染、菌血症、心内膜炎及脓毒症等多种严重疾病，而耐甲氧西林株的流行使院感防控与经验用药更具挑战，相关研究指出其在感染相关死亡中占据突出地位，提示快速识别与早期干预具有直接的公共卫生意义。但临床常用培养与生化鉴定虽然可靠，通常需24-48 h，难以满足急重症快速决策；PCR等分子方法更快却依赖昂贵设备与专业人员，且可能因非活菌DNA造成假阳性；免疫学检测又受限于抗体制备成本高、流程较长与多步骤操作。因此亟需一种更快速、便携、特异且适用于床旁的检测方案。生物传感器可将特异识别事件转化为可测信号，具备样本前处理少、装置紧凑、可原位测量等优势，有望缩短诊断周转时间并提升资源受限场景的可及性。

基于此，本研究提出了无标记电化学生物传感思路（图1）：在丝网印刷碳电极表面先构建MXene-AgNP复合修饰层以提高导电性并提供活性固定位点，再固定噬菌体受体结合蛋白样肽形成特异识别界面。当目标金黄色葡萄球菌被肽探针捕获并富集于电极表面后，界面电子传递受阻导致电荷转移电阻增加，从而在Nyquist阻抗谱中表现为半圆直径增大。基于该阻抗增幅与细菌负载量的对应关系，即可将细菌识别事件转化为可量化电信号，为分钟级快速检测与后续定量分析奠定基础。

图1  金黄色葡萄球菌阻抗生物传感器的逐步构建。

进一步地，为实现分钟级检测，作者首先利用chronoimpedance对信号随时间的变化进行动力学评估，结果显示阻抗响应在前期快速上升后逐渐进入稳定区间，并以线性区拟合确定451s（约7.5min）为最优读出时间，从而在保证信号可分辨性的同时显著缩短检测时间（图2）。在此基础上，研究对不同菌浓度进行梯度测试，发现阻抗随金黄色葡萄球菌浓度升高而规律性增强，并建立阻抗与log浓度之间的线性定量关系，校准方程为Impedance(Ω)=218.52·log[CFU/mL]+1308.45，相关性R²约0.9910±0.0045，线性范围覆盖10到10⁶ CFU/mL，同时给出LOD为2.78 CFU/mL与LOQ为8.4 CFU/mL，表明该平台在短时间窗口内即可实现宽量程且高灵敏的定量检测能力（图3）。

图2  传感器对金黄色葡萄球菌的实时阻抗模值Zmod响应与空白基线对照曲线（1000s）。黑色曲线表示加入金黄色葡萄球菌后传感器Zmod随时间的变化；红色曲线表示无细菌条件下的基线响应，用于展示chronoimpedance检测的时间响应特征。

图3  金黄色葡萄球菌生物传感器的校准曲线。

此外，为验证复杂基质中的适用性与测定可靠性，作者在人血清与尿液中开展加标实验，分别加入10、10³、10⁵ CFU/mL的金黄色葡萄球菌进行重复测定。结果显示，在两种基质背景下传感器阻抗响应仍具有良好一致性，回收率为98.8%至101.2%，相对标准偏差RSD为0.19%至0.37%，提示该方法在真实样本背景中受基质干扰较小，具备较高的准确性与重复性（表1）。

表1  生物传感器的优化性能参数

综上，本研究以噬菌体受体结合蛋白样肽替代抗体，并与MXene-AgNP复合界面耦合，构建无标记阻抗传感平台，实现分钟级快速、宽量程定量的金葡菌检测，体现了新识别元件与纳米界面放大的创新。局限在于界面固定与再生能力有限、储存稳定性较短且仍需更多真实样本验证。未来可通过共价锚定与抗污设计提升稳定与可重复使用性，结合微流控和便携读出推进床旁应用，并拓展到多靶标与耐药分型。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00604-025-07750-5