一种原位双模式细菌检测技术，可通过智能噬菌体改性的水凝胶搅拌棒实现直接视觉比色筛查与ATP生物发光定量分析

《Analytical Chemistry》：An In Situ Dual-Mode Bacterial Detection Technique Allowing Both Direct Visual Colorimetric Screening and ATP Bioluminescence Quantification via an Intelligent Phage-Modified Hydrogel Stir Bar

　　

摘要

食源性致病细菌是一类繁殖速度极快的微生物，对食品和环境安全构成严重威胁。因此，开发快速准确的检测方法至关重要。本研究设计了一种用于细菌分析的双模式原位检测平台。该平台利用固定在水凝胶上的噬菌体搅拌棒来特异性捕获目标细菌，这一过程会改变搅拌棒周围的微环境pH值，进而导致嵌入水凝胶中的溴甲酚紫发生颜色变化。通过透明水凝胶，可以用肉眼观察到这种颜色变化，从而实现快速筛选阳性样本的目的。此外，水凝胶中嵌入的ZnO/ZIF在光照条件下会产生活性氧物种。通过光动力作用，可有效杀死目标活细菌，同时细菌细胞内会释放ATP。在D-荧光素和荧光素酶的存在下，阳性样本中的ATP会引发生物发光反应，其强度可通过手持式ATP生物发光传感器进行量化。这两种检测方式的相互验证使得该方法具有较高的准确性和灵敏度。而且，该方法无需大型仪器，能够实现快速现场检测。在最佳条件下，35分钟内即可检测出10³至10⁹ CFU·mL^–1范围内的目标活细菌。比色法的检测限为10³ CFU·mL^-1，而生物发光法的定量限为30 CFU·mL^–1。