突破传统局限：双金属普鲁士蓝纳米酶实现致病菌精准筛查

大肠杆菌 O157:H7 是极具危害性的食源性致病菌，具有感染剂量低、致病性强的特点，误食污染食品易引发水样腹泻、出血性结肠炎，严重时可诱发致命的溶血性尿毒症，对公共卫生安全构成极大威胁。目前传统菌落培养计数法虽为检测金标准，但耗时长达数天，无法满足现场快速筛查需求；ELISA、PCR 等分子检测技术灵敏度虽有提升，却依赖昂贵试剂、精密仪器和专业操作人员，难以在基层及资源有限场景普及。比色检测凭借成本低廉、操作简便、肉眼可判读等优势成为研究热点，但天然酶稳定性差、成本高，单一纳米酶催化活性不足，限制了实际应用。

针对现有技术瓶颈，研究团队创新性采用原位生长法制备核壳结构 NiFe PBA@Fe PBA 双金属普鲁士蓝纳米酶。利用核壳界面镍、铁多价态氧化还原对的协同效应，该纳米酶展现出优异的类过氧化物酶催化活性，催化性能甚至优于天然辣根过氧化物酶，可高效催化过氧化氢介导的 TMB 底物氧化，生成特征蓝色显色产物。同时，研究选用特异性噬菌体 FEC14 作为生物识别元件，替代传统抗体。该噬菌体宿主专一性极强，仅精准侵染大肠杆菌 O157:H7，对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等其他致病菌无裂解作用，且具备生产成本低、稳定性高、环境耐受性强等独特优势。

图 1：双金属普鲁士蓝纳米酶的合成与形貌表征。

研究通过 EDC/NHS 共价偶联技术，将噬菌体 FEC14 固定于纳米酶表面，构建一体化生物传感平台。检测原理清晰可靠：当体系中存在目标致病菌时，噬菌体特异性捕获大肠杆菌 O157:H7 并附着于纳米酶表面，阻碍催化反应进程，导致纳米酶活性下降，显色体系颜色变浅、吸光度降低，依托这一信号变化即可实现定量检测。

图 2：噬菌体功能化纳米酶传感平台的检测原理示意。

实验结果表明，该传感平台检测线性范围达 1×10¹~1×10⁷ CFU/mL，最低检出限仅为 2 CFU/mL，灵敏度显著优于多数已报道的比色、荧光、电化学检测方法。特异性与抗干扰实验证实，平台可精准区分目标菌株与杂菌，不受复杂基质干扰。团队以巴氏杀菌牛奶为实际样品开展加标回收实验，回收率稳定在 98.46%~103.08%，检测精密度良好，具备极强的实际应用价值。

图 3：该比色方法检测大肠杆菌 O157:H7 的灵敏度与线性关系。

该研究融合双金属纳米酶催化优势与噬菌体高特异性识别特性，合成工艺简单、成本可控、无需大型精密仪器，兼顾灵敏度、特异性与便携性。不仅突破了传统致病菌检测技术的局限，也为普鲁士蓝纳米酶的功能化修饰、噬菌体生物传感器的开发提供了新设计思路，在食品安全现场检测、食品污染溯源、公共卫生应急监测等领域拥有广阔的产业化应用前景。

参考文献：Cheng M, Zheng Y, Zhang Q, et al. Phage-Functionalized Bimetallic Prussian Blue Analogue Nanozyme for Colorimetric Detection of E. coli O157: H7[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2026: 140189.