等离子体纳米传感器用于尿液样品的现场抗菌性测试

β-内酰胺酶（ESBL）的大肠杆菌（E. coli）和肺炎克雷伯氏菌（K. pn），已经在世界范围内引起了广泛的发病率和死亡率。因此，迫切需要快速和现场的抗菌素敏感性测试（AST）。目前没有任何表型的AST能在2小时内直接从临床样品中获得样品到答案的结果，并且不使用实验室设备或定制设备。在观察到大肠杆菌和K.pn可以快速催化H2O2的启发下，开发了一种纳米传感器，可以对细菌的增殖做出反应，实现快速AST。结果可以用肉眼确定，用智能手机进行数字化，并用紫外-可见光谱法进行验证。检测方法在直接从大肠杆菌和K.pn感染的未培养的临床尿液样本中获得的结果具有可靠性。从样品采集到分析的整个过程，大肠杆菌检测需要100分钟，K. pn检测需要85分钟。开发平台为现场AST提供了一种实用的方法，以提高患者的生存率。它解除了超级细菌的负担，避免了抗生素的滥用。

大肠杆菌和K. pn表达一种过氧化氢酶，能有效地催化H2O2的水解。根据实验结果，细菌和H2O2混合后，低浓度的细菌对应于高浓度的H2O2，使金离子迅速还原，形成在溶液中呈现红色的类球形、非聚集的GNPs。相比之下，高浓度的细菌对应于低浓度的H2O2，减缓了晶体生长的动力学，形成聚集的GNPs，形态不明确，溶液呈紫色。抗生素抑制了易感菌株的生长，但对产生ESBL的菌株没有抑制作用。细菌生长的差异可以影响H2O2的水解，从而进一步影响GNP的生长。这引发了肉眼可以分辨的颜色变化，以促进快速AST。此外，记录紫外线-可见光（UV-vis）光谱，比较有抗生素和无抗生素的溶液的A540/A650（ΔA540/A650）的差异。可以区分出那些ΔA540/A650低于事先阈值（易感性阈值）的耐抗生素细菌。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.2c08532

转自：“NANO学术”微信公众号

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