综述：头孢拉定修饰的磁性纳米颗粒与万古霉素修饰的时间分辨荧光微球联用用于牛奶和菠菜样品中金黄色葡萄球菌的超灵敏检测

本综述推荐一种基于双抗生素（头孢拉定与万古霉素）识别的新型无生物分子检测策略（CMN-VTFM），用于复杂样本（如牛奶、菠菜）中金黄色葡萄球菌（S. aureus）的超灵敏（检出限低至92 CFU mL?1）、高特异性（回收率93.7%–100.1%）检测，兼具低成本、高稳定性优势，为病原体快速诊断提供了创新解决方案。

　　

Chemicals and materials

实验采用头孢拉定（cefradine）、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）、Tween-80、N-乙基-N′-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）等化学试剂，均购自Macklin（中国上海）。Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米颗粒溶液（10 mg mL^?1）和羧基化时间分辨荧光微球（TFM）溶液（60 mg mL^?1）由天津Wensenkelin Biomedical Technology Co. Ltd.提供。其他常规试剂如乙醇、氢氧化钠、碳酸氢钠等均采用分析纯级别。

Fabrication and characterization of CMN

通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）图像显示，头孢拉定修饰的磁性纳米颗粒（CMN）呈规则球形，分散性良好，平均粒径约为190 nm。元素映射分析证实CMN含有C、N、O、Si、S和Fe元素，其中N和S元素来源于接枝的头孢拉定分子，表明头孢拉定成功修饰到磁性颗粒表面。CMN具备优异的磁响应性、良好的稳定性（4°C储存30天后仍保持90%以上捕获效率）、简单制备流程和低成本优势，其特异性捕获能力源于头孢拉定与金黄色葡萄球菌表面的青霉素结合蛋白（PBPs）之间的特异性识别。

Fabrication and characterization of VTFM

万古霉素修饰的时间分辨荧光微球（VTFM）通过羧基活化偶联法制备。表征结果显示，VTFM保持了TFM固有的光学特性，包括长荧光寿命、大斯托克斯位移（超过200 nm）以及通过时间和波长分辨消除背景荧光干扰的能力。万古霉素的修饰使VTFM能够特异性结合金黄色葡萄球菌细胞壁中的肽聚糖成分（特别是D-丙氨酰-D-丙氨酸残基），实现对抗体的替代性标记，并产生稳定、灵敏且易于定量的荧光信号。

Detection principle of CMN-VTFM strategy

CMN-VTFM检测策略基于双抗生素识别机制构建：首先，CMN从复杂样本（如牛奶、菠菜）中特异性捕获金黄色葡萄球菌；随后，VTFM对已被捕获的细菌进行特异性标记，形成CMN-细菌-VTFM复合物；通过磁分离和洗脱步骤释放VTFM；最后，去除CMN-细菌复合物后，对游离的VTFM进行时间分辨荧光定量分析。该策略无需生物分子（如抗体或适配体），避免了传统方法的高成本、稳定性差和制备复杂等问题。

Analytical performance of CMN-VTFM strategy

在加标实际样本检测中，CMN-VTFM策略对牛奶中金黄色葡萄球菌的检出限为92 CFU mL^?1，菠菜中为73 CFU mL^?1。回收率介于93.7%至100.1%之间，相对标准偏差（RSD）为3.1%–6.1%，表明方法具有高准确度和精密度。该策略在复杂基质中仍保持优异性能，归因于CMN和VTFM的双重特异性识别以及时间分辨荧光技术对背景干扰的有效抑制。

Conclusion

本研究开发的CMN-VTFM策略基于头孢拉定与PBPs、万古霉素与肽聚糖的双重特异性识别，实现了对金黄色葡萄球菌的无生物分子、高灵敏、高特异性检测。该方法在稳定性、成本、操作简便性和适用性方面显著优于传统抗体依赖型检测技术，为食品安全和临床病原体快速诊断提供了具有潜力的创新平台。

CRediT authorship contribution statement

龙鑫杨和陈日苏为第一作者，负责原始草案撰写、方法学建立和实验研究；志鹏李和涵张提供资源和方法支持；涵月李进行数据整理与形式分析；继飞杨参与实验研究；云超刘和先华王负责论文修订、资金获取、数据整理与概念设计。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何可能影响本研究的财务利益或个人关系冲突。

Acknowledgements

本研究由国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目（2024YFE0199100）资助。