隨著全球水資源污染問題日益嚴重，水傳播疾病成為威脅人類健康的巨大隱患。傳統細菌檢測方法耗時長、成本高且操作復雜，難以滿足快速、精準檢測的需求。近期，一項創(chuàng)新性的研究提出了基于適配體-分子印跡聚合物（Apta-MIP）的電化學傳感器，用于高效檢測水中的致病菌。這項技術不僅具備高靈敏度和特異性，還能實現多目標細菌的同時檢測，為保障飲用水安全提供了新思路。
圖 1. 金黃色葡萄球菌Apta-MIP傳感器在多巴胺電聚合后的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像（a），清洗后的（b），重新結合108 CFU/mL金黃色葡萄球菌后的（c）。
1. 什么是Apta-MIP傳感器？
Apta-MIP傳感器結合了適配體（Aptamer）和分子印跡聚合物（Molecular Imprinted Polymer, MIP）兩種材料的優(yōu)點。適配體是一類經過篩選的單鏈DNA或RNA序列，能夠特異性結合特定的目標分子；而分子印跡聚合物則是一種人工合成的受體材料，通過模板法制造出與目標分子形狀匹配的空腔。兩者結合形成的雙識別系統，使得傳感器在檢測過程中既具有高度的選擇性又具備優(yōu)異的靈敏度。
2. 研究背景與意義
據世界衛(wèi)生組織統計，每年因飲用受污染水源導致超過2億人死亡，其中大部分發(fā)生在發(fā)展中國家。埃希氏大腸桿菌（Escherichia coli, E. coli）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）是兩種常見的水傳病原體，它們不僅會引起腸胃炎等疾病，還可能引發(fā)嚴重的并發(fā)癥。因此，開發(fā)一種快速、簡便且可靠的細菌檢測手段至關重要。
3. 技術原理
該研究團隊利用電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）技術評估了Apta-MIP傳感器對不同濃度細菌的響應情況。實驗結果顯示，在緩沖溶液、去離子水以及加標自來水樣本中，該傳感器均表現出良好的性能，最低檢出限分別達到了4 CFU/mL（E. coli）和2 CFU/mL（S. aureus）。此外，其動態(tài)范圍覆蓋了從1 CFU/mL到108 CFU/mL，遠超現有同類產品。
圖 2. Apta-MIP和MIP傳感器在大腸桿菌（a）和金黃色葡萄球菌（b）濃度從100到108 CFU/mL 增加時的電容變化百分比；Apta-MIP、MIP、適體傳感器、NIP 和對照實驗在108 CFU/mL 大腸桿菌（c）和金黃色葡萄球菌（d）濃度下電容變化百分比的比較。誤差棒表示從三個獨立重復實驗中獲得的標準偏差。
4. 實驗驗證
為了進一步驗證Apta-MIP傳感器的實際應用價值，研究人員進行了多次重復實驗，并將其與其他單一組分構成的傳統傳感器進行了對比分析。結果表明，無論是在單一細菌檢測還是混合樣品測試中，Apta-MIP傳感器均顯示出更高的準確性和穩(wěn)定性。特別是在復雜環(huán)境條件下（如自來水），其表現尤為突出，證明了該技術在未來實際應用場景中的潛力。
5. 應用前景
基于上述研究成果，Apta-MIP傳感器有望成為未來公共衛(wèi)生監(jiān)測體系中的重要組成部分。它可以廣泛應用于飲用水安全保障、醫(yī)療診斷以及環(huán)境監(jiān)測等領域，幫助人們更早地發(fā)現潛在風險并采取相應措施。同時，隨著技術的不斷進步和完善，相信這一創(chuàng)新成果還將帶來更多意想不到的應用可能性。
結論：總之，這項關于Apta-MIP傳感器的研究為解決當前存在的諸多挑戰(zhàn)提供了一個全新的解決方案。它不僅實現了對多種致病菌的高效檢測，而且具有廣闊的應用前景。我們期待著看到更多類似的技術突破，共同推動社會向著更加健康、安全的方向發(fā)展。
參考文獻：Agar, M., Laabei, M., Leese, H.S., & Estrela, P. (2025). Aptamer-molecularly imprinted polymer sensors for the detection of bacteria in water. Biosensors and Bioelectronics, 272, 117136.
來源：微生物安全與健康網，作者~曹璐璐。
