告别检测误判！新型超分子传感器精准识别金黄色葡萄球菌

食品安全是民生健康的重要防线，食源性致病菌污染是引发食物中毒的首要诱因。其中，金黄色葡萄球菌广泛分布于自然环境及食品加工环节，可产生耐热性极强的肠毒素，极易引发急性肠胃炎、败血症等疾病，是我国食品安全监管的重点检测对象。长期以来，传统检测方法易受杂菌干扰出现假阳性，导致结果误判，制约食品风险精准防控。

近日，我国科研团队成功研发一种基于主客体调控光电流极性翻转的二元策略传感平台，首次实现对金黄色葡萄球菌的无假阳性、超灵敏、快速检测，为食源性致病菌精准检测提供革命性技术方案。

图 1：SEM 表征结果显示，电极表面形成与金黄色葡萄球菌匹配的三维印迹空腔，证实印迹薄膜制备成功。

该研究创新性构建超分子光电化学（PEC）传感体系，将主客体化学与细菌分子印迹技术（BIT）深度融合，从检测原理上破解假阳性痛点。传统光电化学传感器仅依靠光电流信号强弱判定结果，食品基质中的杂菌、杂质易产生非特异性吸附，造成 “无靶标却有信号” 的假阳性干扰。而本团队研发的传感器，核心突破在于光电流极性翻转识别：不依赖信号强度，仅通过 “阳极电流→阴极电流” 的极性变化判定目标菌存在，彻底杜绝非特异性干扰导致的误判。

图 2：AFM 与荧光成像直观验证印迹空腔结构，及主客体复合物与金黄色葡萄球菌的特异性相互作用。

在机制层面，研究团队选用 1,3,6,8 - 四乙炔基芘（TEPy）与葫芦脲 [7]（CB [7]）组装形成超分子复合物，CB [7] 可精准包裹 TEPy 的末端炔基，重塑界面电子传递路径。当传感器未结合金黄色葡萄球菌时，系统输出稳定阳极光电流；当目标菌特异性结合印迹空腔后，电子传递路径被重构，光电流瞬间翻转为阴极，通过极性反转实现 **“一对一” 精准识别 **。同时，细菌印迹技术为金黄色葡萄球菌定制三维识别空腔，进一步锁定目标菌，双重保障检测特异性。

图 3：电化学与光电化学测试表明，目标菌结合可触发稳定、可逆的光电流极性翻转信号。

性能测试数据显示，该传感平台检测优势突出：检出限低至 2.76 CFU/mL，线性检测范围覆盖 10¹~10⁹ CFU/mL，满足各类食品样品的检测需求；针对大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等常见干扰菌，传感器无明显响应，特异性远超传统方法。在饮料、乳制品、饮用水等实际食品基质中，检测回收率达 95%~114%，相对标准偏差（RSD）为 2.37%~4.28%，结果完全符合《GB 4789.10-2016 食品安全国家标准 食品微生物学检验》要求安安网。

图 4：分子对接揭示作用位点，传感器实现宽线性范围、超低检出限的金黄色葡萄球菌定量检测。

此外，该传感器具备优异的稳定性与重复性，连续 10 次检测信号偏差仅 1.8%，常温储存 10 天仍保留 87.5% 的检测活性，适配现场快速检测场景。与传统培养法、免疫检测法相比，该技术无需复杂前处理、检测耗时短、操作简便，可实现复杂食品基质中致病菌的现场快速筛查。

本研究首次将主客体调控光电流极性翻转策略应用于微生物检测，突破了传统光电传感的技术瓶颈，为无假阳性生物传感器设计提供全新范式。该技术不仅可直接用于金黄色葡萄球菌检测，还能快速拓展至单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌 O157:H7 等多种食源性致病菌，同时适用于环境水样、临床样本的病原监测，应用场景广泛。

业内专家表示，此项成果攻克了食品微生物检测领域 “假阳性” 这一共性技术难题，大幅提升致病菌检测的准确性与可靠性，为食品安全快速检测装备研发、全链条风险防控提供核心技术支撑，彰显了我国在分析化学与食品安全检测领域的前沿创新实力，为守护公众饮食安全注入硬核科技动力。

参考文献：Zhang W, Tan F, Guo W, et al. A Host–Guest-Regulated Photocurrent Polarity Switching with a “Binary” Strategy for False-Positive-Free Microbial Detection of Staphylococcus aureus[J]. Analytical Chemistry, 2026.