组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
李斯特菌细胞（Listeria cells，Listeria innocua serovar 6b）；样品基质：PBS 纯培养物、2% 人工污染牛奶
检测原理
金 SPE 表面先自组装 MUA 形成羧基端 SAM，经 EDC/NHS 活化后与内溶酶 CBD500 的氨基形成酰胺键共价固定，BSA 封闭非特异位点。检测时，样品中李斯特菌细胞被 CBD500 特异性识别并结合到电极表面，形成较厚的生物屏障，阻碍溶液中的氧化还原探针 Fe(CN)6^3-/4- 接近电极界面，使电荷转移电阻 Rct 增大。EIS 在 Fe(CN)6 形式电位下采集 Nyquist 谱，用 Randles 等效电路拟合得到 Rct。该体系未使用额外信号放大策略，Rct 变化与菌体浓度呈正相关，从而实现对李斯特菌的无标记、直接定量检测。
检测灵敏度
LOD: 1.1 × 10^4 CFU mL−1（PBS，LOD = 3SD/m）；LOD: 10^5 CFU mL−1（2% milk）；线性范围: 10^4–10^9 CFU mL−1；灵敏度斜率: 1.1 kΩ cm^2；相关系数: 0.98；线性范围: 10^4–10^8 CFU mL−1（结论）
效应效果
该传感器对非目标大肠杆菌（E. coli）干扰较低：10^3、10^6、10^7 CFU/mL 时 Rct 仅增加 5%、3.4% 和 2.8（原文未标单位）；省略内溶酶层的阴性对照接触高浓度李斯特菌后 Rct 仅增加 4.3%。10^8 CFU/mL 样品四次重复 RSD 为 5.8%。2% 牛奶中未加标使 Rct 由 5.7 升至 7.9 kΩ cm^2（38.5%），加标 10^5、10^6、10^8 CFU/mL 后分别为 9.3、11.9、15.6 kΩ cm^2。作者认为其比 96 h 平板法更快，且与噬菌体法 LOD 相当。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：金丝网印刷电极（SPE），工作电极有效面积 3.67 mm²，用于 EIS 换能。
- 自组装单分子层：11-巯基十一烷酸（MUA）在 Au 表面形成自组装单分子层（SAM），提供羧基端基。
- 活化层：EDC/NHS 活化 MUA 羧基形成 NHS 酯，用于共价偶联蛋白氨基。
- 识别元件：噬菌体内溶酶细胞壁结合域（CBD500；6xHis-GFP-CBD500 重组蛋白），特异性结合李斯特菌细胞壁。
- 封闭剂：牛血清白蛋白（BSA，0.01%），封闭非特异吸附位点。
- 氧化还原探针：1.5 mM Fe(CN)6^3-/4-（PBS，pH 7.4），用于 EIS 电子转移信号。
中文摘要
本研究旨在开发一种基于噬菌体内溶酶细胞壁结合域（CBD）的电化学阻抗生物传感器，用于快速、特异性检测李斯特菌细胞。将李斯特菌噬菌体编码肽聚糖水解酶（内溶酶）的 CBD 通过 EDC/NHS 化学胺偶联固定于金丝网印刷电极（SPE）表面，随后采用电化学阻抗谱（EIS）检测。该 CBD 修饰电极用于捕获并检测纯培养物及 2% 人工污染牛奶中的 Listeria innocua 血清型 6b。利用 X 射线光电子能谱（XPS）对内溶酶功能化 SPE 进行表征。结果表明，内溶酶识别元件与 EIS 的结合可实现对李斯特菌细胞的直接、快速检测，并对非李斯特菌细胞具有较高特异性；在纯培养物和 2% 牛奶中的检出限分别为 1.1×10^4 CFU/mL 和 10^5 CFU/mL。
英文摘要
The objective of this study was to develop a biosensor using the cell wall binding domain (CBD) of bacteriophage-encoded peptidoglycan hydrolases (endolysin) immobilized on a gold screen printed electrode (SPE) and subsequent electrochemical impedance spectroscopy (EIS) for a rapid and specific detection of Listeria cells. The endolysin was amine-coupled to SPEs using EDC/NHS chemistry. The CBD-based electrode was used to capture and detect the Listeria innocua serovar 6b from pure culture and 2% artificially contaminated milk. In our study, the endolysin functionalized SPEs have been characterized using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The integration of endolysin-based recognition for specific bacteria and EIS can be used for direct and rapid detection of Listeria cells with high specificity against non-Listeria cells with a limit of detection of 1.1 × 10(4) and 10(5) CFU mL(-1) in pure culture and 2% milk, respectively.