便携式生物传感器用于细菌的可视化检测和消杀

  由于细菌对人体健康的危害，迫切需要一种既能检测又能消除细菌的多功能平台。本文利用免疫磁珠(IMBs)和纳米AgPt修饰的PCN-223-Fe (AgPt/PCN-223-Fe, PCN代表多孔配位网络)金属-有机框架(MOFs)开发了一种“感知和治疗”生物传感器。合成的AgPt/PCN-223-Fe不仅表现出优异的过氧化物酶样活性，而且在近红外(NIR)照射下能有效地杀死细菌。该传感器对大肠杆菌O157:H7的比色检测范围为103 ~ 108 CFU/mL，检出限为276 CFU/mL，具有选择性高、重现性好、适用范围广等特点。在808 nm光照射20 min下，该传感器对大肠杆菌O157:H7的抑菌率高达99.94%。该策略可为设计用于细菌鉴别和抗菌应用的新型多功能生物传感器提供参考。

  下图为 Ab1@MBs和Ab2@AgPt/PCN-223-Fe的制备过程以及在微流控芯片上对大肠杆菌O157:H7的检测和杀菌示意图。

  AgPt/PCN-223-Fe的酶催化和抗菌活性评估如下所示;随着AgPt/PCN-223-Fe浓度的提升其抑菌效率也逐渐增加。

  生物传感器检测大肠杆菌O157:H7的性能评价如下图所示;其检测灵敏度达到了276 CFU/mL，且特异性良好。

  该生物传感器在食品检测过程中的实际应用如下所示;结果表明，为了食品安全和认证的准确性，生物传感器可以适当地检测。

  总结：

  本研究成功开发了一种以双金属有机框架AgPt/PCN-223-Fe催化放大比色信号的新型生物传感器，并与IMBs方法相结合，形成了细菌检测和消杀的双重模型。工作的新颖之处在于:(1)利用了AgPt/PCN-223-Fe的酶催化活性，通过与抗体共价修饰后，并进一步与IMBs结合，实现了样品的前处理和细菌的可视化检测。(2)发现了AgPt/PCN-223-Fe的抗菌活性，使得在检测后对细菌进行灭活，降低了操作人员感染的风险。(3)搭建便携式检测设备及开发App，为用户提供稳定的检测环境，同时设备小巧便携的特点为未来居家检测技术的发展提供了潜力。

  参考文献：

  Shang, Y., Xing, G., Lin, H., Chen, S., Xie, T., & Lin, J. M. (2023). Portable Biosensor with Bimetallic Metal–Organic Frameworks for Visual Detection and Elimination of Bacteria. Analytical Chemistry.