MOF-噬菌体生物传感器用于金黄色葡萄球菌的高灵敏度特异性检测

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摘要：
将噬菌体与水分散性、环境稳定性良好的金属有机框架（MOF）NH₂-MIL-53(Fe)通过戊二醛交联结合，构建出用于金黄色葡萄球菌（S. aureus）检测的生物传感器。基于光致发光淬灭现象，该传感器对合成样品和实际样品中S. aureus的检测限为31 CFU/mL，检测范围40至4×10⁸ CFU/mL，且具有特异性、可再生性、宽线性检测范围和长期储存稳定性。

研究背景：
行业问题和研究现状：食品中细菌污染危害大，传统检测方法耗时、繁琐，易出假结果；现有生物传感器存在稳定性差、灵敏度不足等问题，荧光MOF在细菌检测中应用少，且部分MOF水稳定性差影响传感器寿命。
本文创新：首次将MOF与噬菌体结合用于S. aureus检测，选用水稳定、生物相容性好的NH₂-MIL-53(Fe)，提高了传感器的稳定性、灵敏度和特异性。

实验部分：
合成NH₂-MIL-53(Fe)：等摩尔FeCl₃·6H₂O与NH₂-BDC在去离子水中混合，150℃高压釜加热3天，过滤洗涤后70℃干燥。
分离纯化噬菌体：从面包店土壤/废物样本中分离纯化S. aureus特异性噬菌体，滴定至10⁸ PFU/mL。
制备MOF-噬菌体复合物：MOF分散于PBS，加戊二醛处理，与噬菌体溶液反应过夜，离心洗涤后室温储存。
检测S. aureus：MOF-噬菌体溶液与不同浓度S. aureus孵育20分钟，离心后测PL强度，同时测试特异性、稳定性和再生性，并分析实际样品。

分析测试：
紫外-可见光谱：MOF在220、250、340 nm有吸收峰，复合物在279 nm出现蛋白质特征峰，证实结合成功。
光致发光光谱：MOF在430 nm有特征发射峰，复合物发光强度略有降低但特征保留。
红外光谱：MOF有胺基和羧基峰，复合物新增900 cm⁻¹处δNH弯曲振动峰，表明结合成功。
XRD：MOF图谱与文献一致，复合物保留主要峰，结构稳定。
电镜：显示噬菌体附着在MOF表面，结构完整。
性能测试：检测限31 CFU/mL，线性范围40-4×10⁸ CFU/mL，对S. aureus特异性强，室温储存100天稳定，可再生5次。

总结：
主要结果：成功构建MOF-噬菌体生物传感器，实现S. aureus高灵敏、特异性检测，性能优良。
创新突破：首次将MOF与噬菌体结合用于该菌检测，解决了稳定性等问题。
潜在意义：为食品等领域细菌检测提供新方法，具有实际应用价值。

MOF−Bacteriophage Biosensor for Highly Sensitive and Specific Detection of Staphylococcus aureus
文章作者：Neha Bhardwaj,†,‡ Sanjeev K. Bhardwaj,†,‡ Jyotsana Mehta,†,‡ Ki-Hyun Kim,*,§ and Akash Deep*,†,‡
DOI：10.1021/acsami.7b07818
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b07818

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