Small:阵列式生物感器中的细菌识别策略

细菌与人类生活密切相关,细菌感染会造成一系列社会问题如食品安全、环境污染、医院感染等。细菌鉴定作为防控细菌感染的首要步骤,对指导细菌感染后的治疗处理至关重要。利用阵列式生物传感器与细菌的相互作用并结合数学分析,可以实现光学或电化学信号读出,能够对细菌的种类进行区分和鉴定。基于阵列的生物传感器能够将细菌物种的相关化学或物理特性转化为灵敏的信号变化,可以对复杂组分以及样品中细微差异做出反应。

图例1:基于阵列的细菌传感器包括细菌识别、多传感器组件、信号阵列生成和结果可视化读出。

浙江大学生物系统工程与食品科学学院鲜于运雷研究员和于婷博士研究生近日在Small上从细菌识别策略的角度出发,对阵列式细菌传感器的信号读出原理进行了综述。文章主要从传感器材料与细菌特异性相互作用、非共价相互作用,以及对细菌代谢产物的识别三个角度进行阐述。同时,作者对阵列生物传感器当前存在的问题以及未来的发展趋势进行了总结和展望。

特异性相互作用主要是阵列传感器与细菌表面的特异性生物标记物作用,这些生物标记物可以通过选择性结合传感器阵列中的多个组件如抗生素、多肽、蛋白质或其他小分子,从而触发信号生成和光信号读出。非特异性相互作用主要是传感器阵列中的不同表面电荷和亲/疏水性基团材料与细菌表面作用,这些功能化材料包括金属纳米材料、聚集诱导发光材料和共轭聚合物。对细菌代谢产物的识别主要是阵列传感器对细菌代谢产生的pH变化、挥发性和非挥发性化合物进行响应。

图例2:细菌阵列传感器中的多种识别策略。

论文信息:

Array-based biosensors for bacteria detection: from the perspective of recognition

Ting Yu, Yunlei Xianyu*

Small

DOI: 10.1002/smll.202006230