前言

金黄色葡萄球菌是一种常见的病原体，可引起各种类型的感染。统计数据显示，金黄色葡萄球菌感染导致的死亡人数甚至超过艾滋病、结核病和病毒性肝炎的总和。金黄色葡萄球菌污染是威胁人类健康和安全的细菌性食物中毒的常见原因。目前常用的金黄色葡萄球菌检测方法包括传统培养法、仪器检测法、免疫学检测法和分子生物学检测法，各有利弊。金黄色葡萄球菌的传统检测依赖于细菌培养，结果可靠稳定，但通常需要2-3天才能获得结果。使用仪器检测金黄色葡萄球菌是快速和敏感的，但是，这些设备(如高效液相色谱和质谱)通常很昂贵，需要专业操作。免疫检测基于抗原-抗体反应，尽管其快速和特异性，但其应用受到抗体制备和保存成本高的限制。分子生物学检测可以快速获得结果，但需要复杂的预处理，容易产生假阳性结果。因此，面对病原微生物的检测，有必要建立一种高度敏感和特异的金黄色葡萄球菌检测方法，以避免因错误检测而造成的延误，确保食品安全和人体健康。

研究内容

江南大学的研究人员受SDA和三螺旋分子开关优点的启发，开发了用于检测金黄色葡萄球菌的电化学生物传感器。磁珠分离系统用于从系统中去除目标和未涉及的Apt-cDNA双链。这种分离系统可以将细菌的测定转化为DNA的浓度，这使得该分析成为通过合理设计相关寡核苷酸序列来检测多种病原体的潜在通用平台。释放的cDNA启动SDA反应，产生大量ssDNA，实现信号放大。结合分子开关，ssDNA可以控制G-四链体/血红素复合物的形成，从而实现电信号的释放。通过定制设计，构建的传感器可以根据修饰的适体应用于检测不同的靶标。更重要的是，该传感器已用于测量不同真实样品中的金黄色葡萄球菌，显示出其在检测食品和环境中有害微生物方面的潜力。

实验方法

首先，将1个微米适体和1个微米cDNA在200 μL的PBS缓冲液中混合，并在95℃下加热5分钟，然后将混合物在37℃下孵育2小时以形成Apt-cDNA双链体。将100 μL链霉亲和素修饰的磁珠悬浮液用1毫升PBS缓冲液洗涤三次，并重新悬浮在200 μL Apt-cDNA溶液中。在37℃的摇床中温和振荡培养45分钟后，磁珠悬浮液用PBS缓冲液洗涤，最后再悬浮在含有金黄色葡萄球菌的100 μL PBS缓冲液中。混合物再次在37℃下温和摇动温育45分钟。最后，将磁珠从系统中取出，并保留含有cDNA的90 μL上清液。将上清液加入到含有0.5微米引物、5 U Bsm聚合酶、7.5 U Nb.bpu10I核酸内切酶、1×缓冲液R和250个微米脱氧核糖核酸的SDA反应系统中，反应系统的总体积为120 μL。将混合物在37℃孵育100分钟。孵育后，进行12 %聚丙烯酰胺凝胶电泳以验证SDA反应释放的扩增ssDNA。

金黄色葡萄球菌电化学检测示意图。

不同浓度金黄色葡萄球菌分析对应的DPV曲线。

不同引物对检测的影响。

结论

研究人员构建了基于SDA反应和三螺旋分子开关的电化学生物传感器用于金黄色葡萄球菌的检测。该型传感器具有以下优点：首先，由于对cDNA序列的巧妙设计，可以将对靶标的检测转化为对cDNA的检测，使得生物传感器具有通用性。其次，设计的长引物可以实现双向扩增，进一步扩增检测信号。第三，合理的三螺旋互补长度和形成方式使电极上修饰的三螺旋结构成为电化学信号的开关，可以控制信号的释放和关闭。

https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128842。