基于DNA纳米片-铜纳米簇酶活性比色传感器超灵敏检测金黄色葡萄球菌的研究

本研究开发了一种基于DNA纳米片模板铜纳米簇（DNS/CuNCs）和SA 31适配体的比色传感器，用于超灵敏检测金黄色葡萄球菌（S. aureus）。该传感器利用DNS/CuNCs的类过氧化物酶活性催化TMB-H2O2显色反应，实现了3 CFU/mL的检测限和10–107 CFU/mL的宽线性范围，并成功应用于实际样品（饮用水、果汁和牛奶）的智能手机快速检测，为食品安全监测提供了高效便捷的新策略。

　　

Reagents and instruments

无水硫酸铜（CuSO₄）、三羟甲基氨基甲烷（Tris）、乙酸（HAc）、盐酸万古霉素（Van）、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）和3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）购自阿拉丁试剂。2-(N-吗啉代)乙磺酸（MES）购自上海麦克林生化科技有限公司。抗坏血酸钠（AA）购自Innochem公司。过氧化氢（30% H₂O₂）和牛血清 albumin（BSA）购自北京索莱宝科技有限公司。所有实验用水均为超纯水。实验所用DNA链由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，序列见表S1。

Principle of the Colorimetrical Detector Biosensor

如Scheme 1所示，比色传感器DNS/CuNCs-SA 31通过SA 31适配体与DNS/CuNCs的互补碱基配对构建而成。检测时，首先通过非特异性吸附将BSA固定于96孔板，随后引入万古霉素（Van）使其锚定于BSA。Van通过其与金黄色葡萄球菌细胞壁D-丙氨酰-D-丙氨酸残基的多位点结合捕获细菌，形成BSA-Van-S. aureus复合物。加入DNS/CuNCs-SA 31后，适配体SA 31特异性识别并结合S. aureus，从而将DNS/CuNCs固定于孔板表面。DNS/CuNCs具有类过氧化物酶活性，可催化H₂O₂氧化TMB生成蓝色产物ox-TMB，其颜色深度与细菌浓度成正比，实现可视化定量检测。

Conclusion

总之，我们开发了一种基于DNS/CuNCs-SA 31的比色传感器，可实现病原菌的高灵敏、快速和高选择性检测。该传感器对金黄色葡萄球菌的检测限低至3 CFU/mL，这归因于DNS/CuNCs-SA 31在TMB过氧化反应中的催化活性带来的信号放大作用。我们还进一步开发了智能手机辅助的比色检测方法，实现了饮料中病原菌的便捷快速检测。