细菌“现形记”：新技术让病原体无处藏身
发布时间：2025-08-11 浏览次数：6 分享：
传统的细菌检测方法依赖于培养技术，耗时长、操作复杂，难以满足临床对快速诊断的需求。尽管PCR、ELISA等技术已被广泛应用，但设备要求高、成本昂贵，限制了其在基层医疗机构的普及。
为此，研究团队设计了一种名为“AuNRs–BICC”的检测平台，利用细菌代谢过程中将Cu²⁺还原为Cu⁺的能力，触发点击化学反应，将金纳米棒固定在修饰有叠氮基团的载玻片表面。通过暗场显微镜（DFM）对单个金纳米棒进行计数，从而实现对细菌数量的定量分析。
研究内容
图 1 细菌引发的点击化学用于POC微生物检测的原理图
该传感器的核心是柠檬酸盐和炔基修饰的金纳米棒。与传统表面活性剂修饰的金纳米棒相比，这种新型纳米材料具有更好的生物相容性，且因独特的光学特性（等离子体散射），在暗场显微镜下能清晰成像。
其检测原理巧妙利用了细菌的代谢特性（如图1）：
① 目标细菌会将环境中的Cu²⁺还原为Cu⁺；
② Cu⁺作为催化剂，触发“点击化学”反应——让修饰了炔基的金纳米棒与传感器界面的叠氮基团牢牢结合；
③ 通过暗场显微镜（DFM）计数结合的金纳米棒数量，即可反推出细菌浓度。
图 2 细菌检测灵敏度分析
实验数据显示，该检测方法性能卓越：对大肠杆菌（包括耐药菌株）和金黄色葡萄球菌等常见病原体的检测范围可达10¹至10⁷个细胞，灵敏度极高，最低可检测到仅10个细菌；整个检测流程仅需3小时，远快于传统培养方法所需的24小时以上。
同时，该方法具有极强的特异性，能够精准识别目标细菌，不受其他微生物干扰，从暗场显微镜图像中可以清晰看到，不同细菌浓度对应金纳米棒数量的显著差异，进一步验证了其优异的检测能力。
图 3 复杂血液样本中细菌的便携式检测平台
在模拟临床场景的测试中，该传感器结合适配体修饰的磁珠分离技术，对血液等复杂样本能高效捕获并检测目标细菌，准确率与传统培养法高度一致（图3）。
图 4 基于单颗粒点击化学的细菌抗生素敏感性测试（AST）
该传感器还可快速评估细菌对抗生素的敏感性：例如，在美罗培南作用下，细菌活力骤降，金纳米棒计数明显减少；而耐抗生素菌株（如表达KPC-2的大肠杆菌）则几乎不受影响。
这项研究为细菌检测与抗生素耐药性评估提供了全新思路。相比现有技术，AuNRs-BICC传感器兼具高灵敏度、快速性、便携性，尤其适合资源有限的基层医疗机构。未来，它有望在感染性疾病的即时诊断、个性化治疗方案制定中发挥关键作用，为对抗抗生素耐药性贡献力量。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.101453
来源：微生物安全与健康网，作者~肖锦琦。
