JACS 南京师范大学王琛:不对称双腔纳米移液器内酶介导电荷转换用于多组分无标记细菌检测

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细菌检测仍是全球公共卫生领域的一大难题，亟需建立快速精准的检测方法。传统核酸检测与抗原检测不仅成本偏高，还存在样本污染风险。而细菌酶具有菌株特异性表达特性，且自带催化信号放大能力，是理想的检测靶点。南京师范大学王琛教授团队构建了界面异质修饰、具备酶响应特性的双腔纳米移液器，实现高灵敏度、无标记、多菌种同步细菌检测。两根独立功能化的孔道，将酶触发的表面电荷转变与纳米流控离子电流整流表征技术相结合。样本中的 β- 半乳糖苷酶与 β- 葡萄糖醛酸酶可特异性改变孔道表面电荷，调控双孔道间的电荷不对称性。依托细菌特异性酶学特征，该纳米移液器可输出菌种专属离子电流整流信号，30 分钟内完成无标记定量检测，对大肠杆菌检出限达 12 菌落形成单位 / 毫升，肺炎克雷伯菌检出限为 126 菌落形成单位 / 毫升。研究已在多种复杂实际样本中验证实用性：牛奶与饮用水样本中加标回收率为 97.49%~106.94%，血清样本中回收率为 101.37%~113.91%（菌浓度区间 5000~50000 菌落形成单位 / 毫升），可用于中度细菌感染的快速筛查。该传感平台兼具无标记检测、响应迅速、多目标同步检测等优势，突破了现有细菌检测技术的诸多瓶颈，可为食品安全筛查与临床病原快速诊断提供低成本的现场检测新方案。

该研究工作以“Enzymatic Charge Switching in Asymmetric Dual-Barrel Nanopipettes for Multiplex and Label-Free Bacterial Detection”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》上。

Enzymatic Charge Switching in Asymmetric Dual-Barrel Nanopipettes for Multiplex and Label-Free Bacterial Detection. Ruyi Wang, Lingfei Han, Mengmeng Hao, Jin Wang, Feng Feng, Wenyuan Liu, Jie Li, and Chen Wang*. J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 16, 16849–16859

https://doi.org/10.1021/jacs.5c23220

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