突破性电化学传感器：精准捕捉表皮葡萄球菌，开启感染检测新维度

表皮葡萄球菌是一种常见的条件致病菌，常附着于医疗设备表面形成生物膜，引发医院感染。传统检测方法如 PCR、微生物培养等，存在成本高、耗时长或灵敏度不足等问题。例如，实时 PCR 的检测限为 2.6×10² CFU/mL，而微生物培养需 24-72 小时才能出结果。

维也纳大学和泰国农业大学的研究团队在《Sensors》上发表了一项研究成果，他们开发出一种基于分子印迹聚合物纳米体（nanoMIPs）的电化学传感器，可实现对表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）的超灵敏检测。

这种新型传感器通过固相印迹技术将全菌模板分子印迹到金电极表面，结合电化学阻抗谱（EIS）实现对目标菌的特异性识别。其性能表现突出：检测限低至 1 CFU/mL，线性范围为 10¹-10⁶ CFU/mL，远超现有传感器（如细胞印迹聚合物传感器检测限为 10³ CFU/mL）；整个分析过程可在 30 分钟内完成，检测速度大幅提升；通过与大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等对照菌的选择性测试证实，传感器仅对表皮葡萄球菌产生显著阻抗响应，展现出高选择性。

图 1：金电极修饰 nanoMIPs 的步骤示意（SAM 形成、活化、连接、封闭）。

图 2：nanoMIPs 表征：（A）DLS 显示近中性表面电荷；（B）SEM 显示 114-120 nm 球形颗粒。

在传感器构建方面，研究团队以表皮葡萄球菌为模板，通过自由基聚合反应合成了直径 114-120 nm 的球形 nanoMIPs 颗粒，其表面电荷接近中性，稳定性良好。接着在金电极表面自组装 16 - 巯基十六烷酸（MHDA）单分子层，通过酰胺键共价固定 nanoMIPs，并利用乙醇胺封闭非特异性结合位点。扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征显示，修饰后电极表面粗糙度从 26.22 nm 增至 80.86 nm，结合细菌后进一步增至 130.7 nm，证实了纳米体和细菌的成功固定。

图 3：传感器制备阶段电化学表征（阻抗变化验证构建成功）。

图 4：选择性测试：表皮葡萄球菌阻抗响应显著高于对照菌。

该传感器采用一次性金网印刷电极（AuSPE），成本较低且无需复杂仪器，适合现场检测。nanoMIPs 作为合成受体，相比传统抗体、适配体更耐酶解和化学变性，抗干扰能力强，适用于复杂环境。其应用前景广阔，可集成于导管、人工关节等医疗设备表面，用于生物膜感染的实时监测，也可应用于临床样本的快速诊断。目前，研究团队正优化传感器在血液、体液等临床样本中的检测性能，并尝试拓展其对金黄色葡萄球菌等其他病原菌的检测能力。未来若能与便携式检测设备整合，该技术有望成为感染防控的重要工具，为减少医院感染、降低抗生素滥用提供新的解决途径。

参考文献：Rapichai W, Hlaoperm C, Feldner A, et al. A Molecularly Imprinted Polymer Nanobodies (nanoMIPs)-Based Electrochemical Sensor for the Detection of Staphylococcus epidermidis[J]. Sensors, 2025, 25(7): 2150.