组成图示
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传感器类型
其他（磁弹性生物传感器）
检测对象
大肠杆菌 O157:H7（Escherichia coli O157:H7），样品基质：水/营养肉汤（CM）样品，实际检测以水为介质
检测原理
传感器以 Metglas 2826 磁弹性厚膜为换能器，表面经 Bayhydrol 110 聚氨酯膜和羧基化甘露糖修饰。检测时，Con A 同时结合表面甘露糖与大肠杆菌 O157:H7 表面 LPS/O-抗原中的葡萄糖受体，形成多价桥接，使细菌牢固附着于传感器表面。细菌质量负载增加导致磁弹性膜有效质量增大，共振频率下降；Mn2+/Ca2+（约0.3 mM）结合 Con A 并促进糖结合，增强频率偏移。外部时变磁场激励传感器振动，回磁信号由拾取线圈远程接收，读取器以频率计数方式输出 Δf。3 h 频率偏移与菌体浓度对数呈线性，从而实现定量检测。
检测灵敏度
LOD: 60 cells/mL；线性范围: 6.0 × 10^1–6.1 × 10^9 cells/mL（对数线性）
效应效果
该传感器无需孵育，3 h 内完成定量，LOD 为 60 cells/mL，优于 MEMS 安培 DNA 杂交（1000 cells）、QCM 糖/凝集素识别（7.5×10^2 cells/mL）、纳米颗粒放大 QCM DNA（2.67×10^2 cells/mL）及基于生长曲线的磁弹性方法（200 cells/mL），但高于 PCR-CE（2–3 cells）。Con A 对革兰氏阴性菌表面 LPS 的识别赋予方法较高特异性；Mn2+/Ca2+ 在 0.3 mM 时增强响应，过高则抑制细菌生长并降低响应。营养肉汤中大分子会部分阻塞表面，水介质响应更强。作者认为无线、无源、远程查询特性适合无菌环境微生物快速分析。
传感器的构成
- 基底/换能器：Metglas 2826 非晶合金厚膜（Fe40Ni38Mo4B18），磁弹性换能器，外部磁场下机械振动产生共振频率。
- 保护膜/功能化基底：Bayhydrol 110 脂肪族聚酯聚氨酯树脂（1 µm，40% 涂覆，150 °C 2 h），保护富铁基底并提供 NH 基团用于连接甘露糖。
- 识别/捕获层：羧基化甘露糖（carboxyl functionalized mannose），通过 EDC/NHS 与聚氨酯 NH 形成酰胺键，提供甘露糖配体。
- 识别桥接元件：刀豆蛋白 A（Con A），多价结合甘露糖和 E. coli 表面 O-抗原/葡萄糖受体，桥接细菌。
- 被测物：E. coli O157:H7，表面 LPS/O-抗原与 Con A 结合，质量负载。
- 信号增强离子：Mn2+/Ca2+（1:1，约0.3 mM），结合 Con A 促进糖结合。
- 读出系统：磁弹性传感器读取器/拾取线圈与 RS232 计算机，检测共振频率变化。
中文摘要
大肠杆菌 O157:H7 是一种可污染食品并引起食物中毒、尿路感染、炎症和腹膜炎的致病菌，快速准确的细菌检测方法对食品安全和水污染控制至关重要。本文报道一种无线、远程查询、无源磁弹性生物传感器，用于直接检测 E. coli O157:H7。传感器以 Metglas 2826 非晶合金厚膜为换能器，表面先涂覆约 1 µm 的 Bayhydrol 110 聚氨酯保护膜，再通过 EDC/NHS 将羧基化甘露糖连接至表面。检测时，刀豆蛋白 A（Con A）同时结合表面甘露糖和细菌表面 O-抗原/LPS 中的葡萄糖受体，形成多价桥接，使细菌牢固附着。细菌质量负载引起共振频率偏移，从而实现定量。该方法无需孵育，3 h 内完成，检出限为 60 cells/mL，对数线性范围为 6.0×10^1–6.1×10^9 cells/mL。
英文摘要
Escherichia coli O157:H7 is detected using a remote-query (wireless, passive) magnetoelastic sensor platform to which a 1 microm thick layer of Bayhydrol 110 and then a layer of functionalized mannose is applied. The multivalent binding of lectin concanavalin A (Con A) to the E. coli surface O-antigen and mannose favors the strong adhesion of E. coli to the mannose-modified magnetoelastic sensor; E. coli is rigidly and strongly attached on the mannose-modified sensor through Con A, which works as a bridge to bind E. coli to the mannose-modified sensor surface. As E. coli is bound to the sensor, its resonance frequency shifts, enabling quantification of E. coli concentration with a limit of detection of 60 cells/mL and a linear logarithmic response range of 6.0 x 10(1) to 6.1 x 10(9) cells/mL. The analysis can be directly conducted without incubation and completed in 3 h or less.