食源性病原菌（如沙門氏菌）對公共健康構(gòu)成嚴重威脅，低濃度即可引發(fā)感染，因此快速靈敏的檢測技術(shù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)檢測方法（如培養(yǎng)法、PCR）耗時或設(shè)備昂貴，而熒光檢測技術(shù)雖具優(yōu)勢，但傳統(tǒng)熒光材料（如有機染料）存在光穩(wěn)定性差、毒性高等問題。金納米簇（AuNCs）因低毒、光穩(wěn)定性好等特性被廣泛研究，但其熒光強度較低，限制了應(yīng)用。聚集誘導發(fā)射（AIE）效應(yīng)可通過AuNCs聚集增強熒光，但如何將其整合到免疫檢測中仍具挑戰(zhàn)。
介孔二氧化硅納米顆粒（DMSN）因高比表面積、可調(diào)控孔結(jié)構(gòu)，成為理想載體，其徑向孔道能高效負載AuNCs，通過AIE效應(yīng)提升熒光強度。此外，AuNCs易受pH、金屬離子等環(huán)境因素影響導致熒光淬滅，而二氧化硅外殼可保護AuNCs，提升穩(wěn)定性。受螢火蟲燈籠抵御環(huán)境干擾的啟發(fā)，本研究設(shè)計了DAS微球，結(jié)合免疫磁珠分離技術(shù)，構(gòu)建了兼具高靈敏度和穩(wěn)定性的病原菌檢測平臺。
方案1.螢火蟲燈啟發(fā)的AIE增強AuNCs微球用于食源性致病菌的超靈敏檢測的示意圖。
研究內(nèi)容
圖1.DAS的合成
通過包裹AuNCs于DMSN內(nèi)核，再包覆二氧化硅外殼，形成直徑約247nm的均勻微球，HAADF-STEM和EDS證實AuNCs均勻分布于DMSN孔道中。
圖2.DAS的合成與表征
TEM、SEM和HAADF-STEM圖像顯示DMSN具有徑向孔道，AuNCs均勻分布于孔道中，二氧化硅外殼光滑致密；Zeta電位和動態(tài)光散射（DLS）證實修飾過程的成功。
圖3.基于das的鼠傷寒沙門氏菌熒光檢測
DAS的熒光強度是游離AuNCs的3倍，絕對光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）從2.10%提升至16.70%，歸因于DMSN孔道中AuNCs的高密度聚集。
二氧化硅外殼使DAS在不同pH（4–10）、金屬離子（如Fe3?、Mg2?）及長期儲存（3個月）中保持熒光穩(wěn)定，抗淬滅能力顯著優(yōu)于游離AuNCs。
Ab@MNPs捕獲細菌后，ABA@DAS通過糖鏈結(jié)合細菌，形成“三明治”結(jié)構(gòu)，熒光強度與細菌濃度正相關(guān)。最佳條件為pH8、15μgAb@MNPs、80μgABA@DAS、5min富集時間和15min孵育時間，確保最高檢測靈敏度。
圖4.檢測性能與特異性
鼠傷寒沙門氏菌檢測線性范圍為10–10?CFU/mL，檢測限（LOD）為3CFU/mL，優(yōu)于多數(shù)已報道的熒光檢測方法。對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等非目標菌無響應(yīng)，批內(nèi)變異系數(shù)（CV）為3.1%，批間CV為2.8%，顯示良好重復性。
本研究受螢火蟲燈籠啟發(fā)，構(gòu)建了AIE增強型DAS微球，結(jié)合免疫磁珠實現(xiàn)了食源性病原菌的超靈敏熒光檢測。DAS微球通過DMSN孔道負載AuNCs增強AIE效應(yīng)，并利用二氧化硅外殼提升穩(wěn)定性，使檢測限低至3CFU/mL，且在復雜食品基質(zhì)中表現(xiàn)優(yōu)異。該方法為病原菌檢測提供了兼具高靈敏度、寬線性范圍和抗干擾能力的新策略，未來可通過優(yōu)化介孔結(jié)構(gòu)提升AuNCs負載量，拓展至其他病原菌檢測，并結(jié)合便攜式設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)場快速分析。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136584
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~占英。
