DNAzyme 驱动的 Z 型 g-C3N4/V2C 异质结再激活：光电化学评估细菌存活性的新突破

为解决传统细菌存活性检测方法的不足，研究人员开展基于 DNAzyme 功能化 Z 型 g-C3N4/V2C 生物异质结的光电化学检测（DzPEC）研究。结果显示该方法检测限低、检测速度快，在复杂样本检测中准确性高，对保障食品安全意义重大。

　　在食品安全和临床安全领域，细菌存活性评估至关重要。它就像一把钥匙，能打开了解病原体生存和代谢状态的大门，帮助人们预测病原体持续存在并引发疾病的可能性。然而，现有的检测方法却存在诸多问题。传统的平板计数法，如同一个耗时费力的 “老古董”，不仅成本高、操作繁琐，完成一次检测甚至需要 2 - 4 天的时间，这在分秒必争的食品安全和临床诊断场景中，无疑是巨大的阻碍。核酸检测方法虽然在准确性和灵敏度上表现出色，可高昂的设备成本让其难以在现场检测中施展身手。因此，开发一种快速、准确且成本较低的细菌存活性检测方法迫在眉睫。

为了攻克这一难题，国内研究人员开启了一场科研探索之旅。他们开展了一项利用 DNAzyme 功能化 Z 型 g-C₃N₄/V₂C 生物异质结（bio-HJ）进行细菌存活性检测的研究，设计出了一种可见光驱动的光电化学检测方法（termed DzPEC） 。这项研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》上，为细菌存活性检测领域带来了新的曙光。

研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：首先，通过扫描电子显微镜（SEM）对 Z 型 g-C₃N₄/V₂C 异质结的微观形态进行了细致观察，以此了解材料的结构特征；其次，利用元素映射技术，进一步确认了 C、N、V 等元素在 g-C₃N₄/V₂C 复合材料表面的分布情况；最后，采用了光电化学检测技术，这也是整个研究的核心检测手段，用于实现对细菌存活性的检测。

在研究结果方面，呈现出了一系列令人惊喜的发现：

• 材料表征：研究人员利用扫描电子显微镜（SEM）观察到，g-C₃N₄和 V₂C 均呈现出预期的二维层状结构。而当形成异质结后，层状材料的层间堆叠厚度发生了明显改变。元素映射结果也有力地证实了 C、N、V 元素在 g-C₃N₄/V₂C 复合材料表面均匀分布。这些结果表明，成功制备出了具有良好结构和元素分布的 Z 型 g-C₃N₄/V₂C 异质结材料。
• 检测性能：以沙门氏菌（S. enterica）为模型细菌，该 DzPEC 检测方法展现出了卓越的检测性能。其检测限低至 141 CFU/mL，能够检测出低至 0.1% 的活细菌数量。并且，在短短 20 分钟内就能完成检测，大大提高了检测效率。
• 实际应用：研究人员还对 DzPEC 检测方法在复杂的食品和临床样本中的检测效果进行了评估。结果发现，该方法在检测这些样本中的S. enterica污染时，与逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测结果呈现出高度的相关性，证明了其在实际应用中的准确性和可靠性。

在研究结论和讨论部分，这项研究成果的重要意义得以凸显。通过靶向活性细菌分泌的细胞外 RNase H2，研究人员成功开发出了 DNAzyme 触发的光电化学检测方法。Z 型 g-C₃N₄/V₂C 异质结结构有效抑制了电子 - 空穴复合，不仅增强了 DzPEC 信号转导，还实现了可见光激活检测。同时，SiO₂作为猝灭剂，能显著猝灭 Au/g-C₃N₄/V₂C 复合材料的光电流，而当存在活的S. enterica时，DNAzyme 被激活，释放 SiO₂，重新激活光电流，实现了 “信号开启” 式检测。这种无需核酸提取、高灵敏度的检测方法，为细菌存活性表型分析和与活细菌相关的生物安全监测提供了强有力的工具，在食品安全控制和临床诊断等领域具有广阔的应用前景，有望为保障公众健康发挥重要作用。