功能DNA增强型量子点生物传感器实现流感嗜血杆菌β-内酰胺酶的快速灵敏检测

《Biosensors and Bioelectronics》：Functional DNA-enhanced quantum dots biosensor for rapid and sensitive β-lactamase detection in Haemophilus influenzae

本文开发了一种基于DNA调控CdTe量子点（QDs）的β-内酰胺酶（BL）检测新方法。通过BL水解青霉素G（PG）产生青霉噻唑酸（PA）还原Cu2+为Cu+，并利用DNA结构（尤以蛋白支架DNA（PS DNA）纳米网为优）选择性螯合Cu2+以排除背景干扰，实现了对BL（74.6 mU/L）及BL阳性流感嗜血杆菌（Hi）（590 CFU/mL）的高灵敏、快速（1.1小时）检测，临床验证与硝基cefin法和全基因组测序（WGS）一致性良好，为抗生素合理使用提供了创新解决方案。

　　

Highlight

不同DNA构型辅助的CdTe量子点用于BL检测

本研究通过利用CdTe量子点（QDs）对Cu²⁺和Cu⁺的选择性识别能力，并结合功能化DNA来降低背景干扰，开发了一种基于荧光猝灭的通用还原剂检测系统。如方案1A所示，在相同浓度下，Cu⁺对CdTe量子点荧光的猝灭效果比Cu²⁺更强。同时，本研究引入了不同构型的DNA（如双链DNA（dsDNA）、Y形DNA（Y-DNA）、杂交链式反应（HCR）链、Y-DNA纳米球和蛋白支架DNA（PS DNA）纳米网），系统性地评估了它们调控量子点识别过程的效率。

Conclusions

本研究系统性地探讨了不同DNA构型（包括dsDNA、Y-DNA、HCR链、Y-DNA纳米球和PS DNA纳米网）对CdTe量子点选择性识别Cu²⁺和Cu⁺的调控作用。其中，PS DNA纳米网展现出最佳的Cu²⁺封装能力，被选中用于构建分析平台，实现了对BL的灵敏定量。重要的是，该策略无需复杂仪器，即可提供快速、高灵敏度和高特异性的BL活性检测，在临床病原体鉴定和抗生素合理使用方面展现出巨大的应用潜力。