#文献分享# 适配体高灵敏检测大肠杆菌，这是一个好的应用场景么？

今天介绍一篇最新发表在Microchemical Journal上的文章Label-free impedance-based aptasensor for Escherichia coli detection in real matrices。主要介绍了一种用于检测大肠杆菌（E. coli）的新型无标记阻抗适配体传感器的开发，该传感器具有低成本、便携、快速等优点，有望在公共卫生和安全领域得到广泛应用。

大多数大肠杆菌菌株无害，但某些致病菌株可引发严重感染。传统检测方法耗时且昂贵，迫切需要快速、灵敏、经济且能提供实时结果的检测方法。适配体作为生物识别元件，具有成本低、易于生产、特异性强等优势，通过 SELEX 技术筛选得到特异性的适配体，在生物传感领域备受关注。无标记型适配体传感器具有无需昂贵材料和复杂功能化程序等优点，阻抗测量型无标记传感器在亲和力传感器中具有独特优势。

开发一种用于检测大肠杆菌（E. coli）的新型无标记阻抗适配体传感器。

图 1. 传感器的制备过程及其工作原理。

基于电化学阻抗谱（EIS），利用适配体与目标细菌结合时阻碍电极表面电子交换，导致电荷转移电阻（RCT）变化来检测细菌，通过与空白溶液对比构建校准曲线。

2.电极功能化过程的电化学表征

3.适配体传感器的优化

4.传感器校准

图4. PBS - EM 溶液中，传感器对不同浓度大肠杆菌检测的相关电化学测量结果。

在含大肠杆菌的溶液中进行测量，得到传感器的线性范围（10⁰ - 10⁴CFU/mL）、灵敏度（30.5ΔRCT%/log [CFU/mL]）和检测限（1.4CFU/mL），但在 10⁰CFU/mL 时传感器响应异常，需进一步探究。

5.低浓度下传感器响应的研究

图5.传感器在低浓度（10⁰CFU/mL）下高响应现象两组实验的校准曲线。

通过超声和过滤实验发现，低浓度下传感器响应部分源于细菌碎片和特定大小分子，可能是适配体与细菌碎片存在相互作用，但不影响对完整细菌的检测。

6.传感器特异性

图 6. 使用 10 mM 氧化还原探针（PBS：137 mM 氯化钠，pH 7.4）记录的奈奎斯特图，频率范围从 50 kHz 到 0.1 Hz，振幅为 10 mV。

测试传感器对 P. aeruginosa 和 S. aureus 的响应，表明传感器对大肠杆菌具有高度特异性，不受其他常见细菌干扰。

7.实际样品中大肠杆菌的检测

图7.传感器在不同实际样品（PBS、自来水、尿液）中对不同浓度大肠杆菌检测的奈奎斯特图及校准曲线。

在实际样品（自来水和尿液）中进行校准实验，传感器在尿液中表现与缓冲液相似，但在自来水中因离子浓度问题性能较差；同时测试了传感器对不同来源 E. coli 菌株的检测能力，证明其具有通用性。

8.传感器稳定性

图8.传感器对不同来源大肠杆菌菌株检测及自身稳定性评估的实验结果。

在 4°C 下储存传感器并定期校准，发现随着时间推移灵敏度逐渐下降，31 天后几乎失去对 E. coli 的检测能力，这可能是由于适配体自然降解。

本研究开发的新型无标记阻抗适配体传感器在多种样品中检测 E. coli 表现出良好性能，具有高灵敏度、高选择性和一定通用性，但在复杂基质（如自来水）中的性能有待优化，且存在传感器重现性和低浓度检测等问题。

未来研究应致力于提高传感器在复杂样品中的性能，探索新的适配体，扩大检测范围至其他细菌菌株或实现多目标同时检测。