基于核酸色谱法的比色生物传感平台，用于快速、灵敏地检测沙门氏菌

《Journal of Future Foods》：Nucleic acid chromatography-based colorimetric biosensing platform for rapid and sensitive detection of Salmonella

沙门氏菌早期快速检测新方法，结合不对称RPA扩增与免疫层析技术，灵敏度达10 cfu/mL，较传统RPA提升百倍，验证与qPCR一致，适用于资源有限场景。

　　这项研究提出了一种新型的检测方法，用于在食品样本中快速、高灵敏度地识别低水平的沙门氏菌（*Salmonella*）污染。沙门氏菌是一种重要的食源性病原体，对人类健康构成严重威胁。根据美国的数据，每年因沙门氏菌感染导致超过100万例疾病和450人死亡，造成超过3亿美元的医疗费用。因此，开发一种能够满足现场检测需求的快速、高灵敏度且易于使用的检测技术显得尤为迫切。

传统方法如培养和计数技术虽然经典，但通常需要8到18小时才能完成，这限制了其在野外环境中的应用。而基于聚合酶链式反应（PCR）和免疫学检测方法（如酶联免疫吸附测定，ELISA）虽然具有较高的灵敏度和特异性，但它们需要专业的操作人员和昂贵的仪器设备，这使得它们在资源有限的环境中难以推广。为了解决这些问题，研究人员将非对称等温扩增（asyRPA）技术与免疫层析检测（ICA）技术相结合，开发出一种新型的检测平台，称为非对称等温扩增免疫层析检测（naCA）。

非对称等温扩增技术能够产生大量的单链扩增产物（ss-amplicons），这些产物提供了丰富的结合位点，使得后续的短DNA探针和信号纳米颗粒能够更有效地结合，从而显著提高检测灵敏度。与传统的等温扩增方法相比，非对称扩增能够生成较长的单链产物，这为探针和纳米颗粒的结合提供了更多机会，从而增强信号强度。同时，免疫层析检测方法因其简便性、快速性和成本效益，成为现场检测的理想选择。

在该研究中，研究人员选择了沙门氏菌中保守的*invA*基因作为目标，设计了上游和下游引物，并通过优化引物比例，确保能够生成足够的单链扩增产物。随后，将这些产物与修饰后的短DNA探针（FAMp）和信号纳米颗粒（Clr-nanoparticles）结合，形成一种新的检测系统。该系统利用了等温扩增和免疫层析检测的优势，实现了对沙门氏菌的高灵敏度检测。

为了进一步提高检测性能，研究人员对关键参数进行了优化，包括杂交温度、反应缓冲液、流动溶液、探针长度和浓度以及杂交时间。结果显示，最佳杂交温度为95°C，该温度能够使探针与扩增产物充分结合，从而提高信号强度。同时，使用SSC缓冲液能够提供更强的信号输出，而优化的探针长度和浓度也显著提升了检测的灵敏度。经过多次实验验证，该方法能够在5分钟内完成检测，显示出良好的快速性和操作便捷性。

该方法的检测限（LoD）达到了10 cfu/mL，比传统RPA检测方法的灵敏度提高了100倍。在10至10^6 cfu/mL的浓度范围内，检测信号与细菌浓度之间具有良好的线性关系，相关系数（R2）超过0.99。此外，该方法在实际样本中的检测结果与定量PCR（qPCR）一致，显示出极高的准确性和可靠性。研究人员还测试了该方法对其他常见食源性病原体的特异性，如金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）、李斯特菌（*Listeria monocytogenes*）和大肠杆菌O157:H7，结果表明只有目标病原体才会在测试条上产生明显的颜色信号，显示出良好的特异性。

为了验证该方法在复杂基质中的适用性，研究人员使用鸡肉清洗液作为模拟样本，加入了不同浓度的沙门氏菌，并通过该方法检测其信号强度。结果显示，该方法在模拟样本中同样表现出优异的检测性能，相关系数（R2）超过0.99，说明其在复杂环境下的稳定性和可靠性。此外，该方法还被应用于17个临床样本的检测，其中包括10个人工污染样本和7个未污染样本，所有样本的检测结果均与qPCR一致，准确率达到100%。

研究还指出，该方法不仅适用于沙门氏菌的检测，还可以通过修改目标基因片段，扩展到其他病原体的检测。这使得该平台具有良好的可扩展性，能够适应不同场景的需求。特别是在资源有限的环境中，这种无需复杂设备、操作简便、成本低廉的检测方法，为现场快速筛查提供了有力支持。通过结合等温扩增和免疫层析技术，该方法在保持高灵敏度的同时，也提升了检测的便捷性和实用性，为食品安全检测和病原体筛查提供了新的解决方案。