基于自供氧纳米酶生物传感器快速检测鼠伤寒沙门氏菌的新策略

《Biosensors and Bioelectronics》：Self-Oxygenating Nanozyme-Based Biosensor for Rapid Detection of Salmonella typhimurium

本文报道了一种基于甘露糖功能化锰普鲁士蓝类似物（Man-MPN）的自供氧纳米酶生物传感器，用于快速检测鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）。该传感器通过FimH-甘露糖亲和实现特异性细菌捕获，并利用Mn3+/Mn2+氧化还原循环激活溶解氧，在不依赖外源H2O2的条件下催化TMB显色。该方法在15分钟内实现103–107 CFU/mL的检测范围（LOD=103 CFU/mL），且与传统试纸条相比灵敏度提升10倍，为食品安全现场监测提供了稳定、高效的解决方案。

　　

章节亮点

Mn-PBA的合成

锰基普鲁士蓝类似物（Mn-PBA）通过优化的三步共沉淀法合成。首先，将127毫克MnSO₄·H₂O和3克PVP K30溶解于50毫升乙醇与去离子水（体积比1:1）的混合溶剂中（溶液A）。同时，将82.5毫克K₃[Fe(CN)₆]溶于50毫升相同溶剂（溶液B）。在剧烈搅拌下将溶液B缓慢滴入溶液A，反应后离心收集产物，经洗涤和干燥得到立方状Mn-PBA纳米结构。

基于Man-MPN的LFIA检测原理

如图所示，Mn-PBA纳米颗粒先通过碱蚀刻提升氧化酶模拟活性，再在水溶液中经甘露糖功能化。制备的Man-MPN保留了Mn-PBA优异的光学性质和氧化酶活性，可作为信号标记物显示检测结果。此外，甘露糖与细菌表面FimH蛋白的高亲和性使其能替代捕获抗体，在测试线（T线）上形成“Man-MPN-细菌-检测抗体”三明治结构，通过催化TMB产生蓝色信号实现可视化定性与定量检测。

结论

本研究制备的薄层Man-MPN经碱蚀刻后表现出卓越的氧化酶模拟活性。其甘露糖功能化特性可替代捕获抗体，无需依赖传统抗体对即可高效捕获目标菌株。该自供氧系统利用空气中溶解氧氧化TMB产生蓝色信号，为高效快速的现场检测提供了新策略。