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異的靈敏度。
2. 研究背景與意義
據世界衛生組織統計，每年因飲用受污染水源導致超過2億人死亡，其中大部分發生在發展中國家。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，還可能引發嚴重的并發癥。因此，開發一種快速、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定性。特別是在復雜環境條件下（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生監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、醫療診斷以及環境監測等領域，幫助人們更早地發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。
