基于碳点的无标记紫外-可见吸收生物传感器用于大肠杆菌DNA检测

《Scientific Reports》：Development of a simple and robust absorbance-based carbon dot platform for rapid escherichia coli DNA detection

　　

摘要

基于DNA的大肠杆菌可靠检测对于监测食品、水和环境样本中的细菌污染至关重要。本研究开发了一种无标记、无需扩增的紫外-可见吸收生物传感器，采用碳点（Cdots）作为光学换能器来检测大肠杆菌DNA。利用壳聚糖、柠檬酸和硫脲合成的碳点通过碳化二亚胺介导的共价偶联，与氨基（NH₂）末端DNA探针进行功能化修饰，实现了含羧基碳点上胺修饰DNA探针的稳定结合。在所测试的探针构型中，NH₂-BL21产生了最强的光学响应，最大吸收变化为31.6%，突显了探针序列和末端功能化在提升传感器性能方面的重要性。优化后的生物传感器在200–2000 fM范围内表现出优异的线性关系，R²为0.9992，检测限为147.53 fM，定量限为491.76 fM。此外，该传感器表现出序列依赖性识别，并对所测试的大肠杆菌DNA靶标具有优先选择性，同时在四周储存期内其响应在统计上无显著变化，证明了在所测试条件下的短期稳定性。机理分析表明，吸收响应反映了多种杂交诱导的界面和光学效应，包括258 nm附近核酸吸收的增加，以及表面电荷变化、局部介电环境、粒子排列和光散射等可能的贡献。这种无标记、无需扩增的吸收策略为大肠杆菌DNA检测提供了一种潜在可用的平台。然而，在实际的环境或食品安全应用之前，仍需进行基质特异性校准和进一步验证。