西北农林科技大学王丽Anal. Chem.:PdRu纳米酶联用酶联免疫吸附法检测大肠杆菌O157:H7!
目前,食源性病原体引起的感染性疾病的高发一直是人们高度关注的问题。大肠杆菌O157:H7(E. coli O157:H7)是污染食品和水的最有害的食源性病原体之一,由于其危害性,已被列为环境水质监测和食品安全检测的重要目标,可能导致大规模传染病的爆发。迄今为止,一系列分析方法已被应用于分析物检测,如电化学生物传感器、拉曼散射(SERS)、侧流分析(LFA)平台等。然而,这些方法的检测批次低,人员训练有素,分析仪器昂贵,不适用于资源有限的条件。纳米酶具有易于制备和在恶劣环境中具有优异稳定性的优点,不仅可以作为信号发生器和目标识别器,而且分别对传感器的灵敏度和选择性起着关键作用。纳米酶作为一种具有低成本和稳定性的酶模拟物,在提高分析性能方面引起了人们的广泛关注。西北农林科技大学王丽教授采用双金属PdRu纳米酶代替天然酶作为催化载体,开发了一种模拟过氧化物酶的纳米酶改良酶联免疫吸附试验(ELISA),用于检测大肠杆菌O157:H7(E. coli O157/H7)。PdRu纳米酶显示出超高的催化活性,其催化速率是辣根过氧化物酶(HRP)的5倍。结果显示,基于PdRu的ELISA不仅实现了约288倍的超灵敏检测灵敏度(8.7×102 CFU/mL),而且具有令人满意的特异性和再现性(相对标准偏差(RSD)<10%)。相关工作以“A
Versatile PdRu Bimetallic Nanoenzyme-Integrated Enzyme-Linked Immunosorbent
Assay for Highly Sensitive Escherichia coli O157:H7 Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。要点1. 作者制备的PdRu纳米酶显示出超高的催化活性,其催化速率是辣根过氧化物酶(HRP)的5倍;与抗体具有良好的生物亲和性(亲和常数约为6.75×1012 M)和高稳定性。要点2. 作者进一步构建了基于PdRu-ELISA的用于检测大肠杆菌O157:H7新型比色生物传感器。与传统的基于HRP的ELISA相比,基于PdRu-ELISA传感器不仅实现了约288倍的超灵敏检测灵敏度(8.7×102 CFU/mL),而且具有令人满意的特异性和再现性(相对标准偏差(RSD)<10%)。构建的PdRu-ELISA已成功应用于鸡肉、牛奶、猪肉和牛肉等真实样品,证明了其在食品中分析物超灵敏检测方面的巨大潜力。要点3. PdRu纳米酶具有以下优点:(1)所合成的钯Ru均匀且尺寸小(约25 nm),具有良好的稳定性和生物相容性。(2)PdRu的过氧化物酶活性不仅高于常规HRP,而且高于单个Pd和Ru纳米颗粒,表明PdRu之间存在协同作用。(3)由于Ru和Pd对蛋白质的亲和力,在不添加其他交联试剂的情况下简化了抗体固定的步骤。(4)3D双金属纳米酶是捕获单克隆抗体(mAb)的有前途的生物相容性载体,使PdRu mAb探针具有高亲和力常数(ka)值(≈1012)。图1.(A)PdRu的制备过程示意图。(B)PdRu的SEM、(C)TEM、(D)XRD和(E)XPS。(F)Ru 3p和(G)Pd 3d的高分辨率XPS。图2. (A)检测大肠杆菌O157:H7的PdRu-ELISA示意图。(B)PdRu/TMB/H2O2、PdRu/TMB、TMB/H2O2、PdRu/H2O2,PdRu、TMB和H2O2的紫外-可见吸收光谱。(C,D)PdRu的Michaelis-Menten曲线的双倒数图。图3.(A)PdRu、PdRu mAb和mAb的FT-IR光谱。(B)PdRu和PdRu mAb的Zeta电位。(C)大肠杆菌O157:H7的SEM。PdRu-大肠杆菌O157:H7缀合物的(D、E)SEM和(F)TEM。图5.(A)PdRu-ELISA和(D)常规HRP-ELISA的吸光度信号与大肠杆菌O157:H7浓度的关系。(B)PdRu-ELISA和(E)常规HRP-ELISA的吸光度信号对大肠杆菌O157:H7浓度的相应线性响应。(C)PdRu-ELISA的特异性评价。(F)PdRu-ELISA与常规HRP-ELISA检测限的比较。(G)参考文献中用于监测O157:H7大肠杆菌的各种技术的比较。A
Versatile PdRu Bimetallic Nanoenzyme-Integrated Enzyme-Linked Immunosorbent
Assay for Highly Sensitive Escherichia coli O157:H7 Detection
Ying Wang, Tong Bu, Yuanyuan Cao, Haiyu
Wu, Jia Xi, Qinlin Feng, Chenyu Xuan, Li Wang*DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c00743
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