Detecting Bacteria with Ultralow Concentrations by Enzymatic Cascade Reaction–Amplifying Strategy

化学 级联 细菌 致病菌 污染 明胶酶 细菌生长 纳米技术 色谱法 微生物学 生物物理学 生物化学 生物 遗传学 材料科学 生态学
作者
Qingzhi Peng,Huakun Wan,Zhenguo Yu,Shiyao Li,Hui Huang,Li Zhang,Yinli Guo,Dong Wang,Zhentan Lu
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:96 (37): 14826-14834
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.4c02560
摘要

Bacteria can cause infectious diseases even at ultralow concentrations (<1 CFU/mL). It is important to rapidly identify bacterial contamination at ultralow concentrations. Herein, FITC-labeled gelatinase-sensitive nanoparticles (GNPs@FITCs) and NFM@GNP@FITCs are designed and fabricated as ultralow concentration bacteria detection platforms based on an enzymatic cascade reaction-amplifying strategy. Bacterial secretions could trigger the dissociation of GNPs@FITCs to release FITC, with gelatinase used as the model secretion. The detectable signal of ultralow concentration bacteria could be amplified effectively by the gelatinase-triggered cascade reaction. Bacterial concentration was evaluated by the change in fluorescence density. The results showed that the GNPs@FITCs and NFM@GNP@FITCs could be used for identifying bacterial contamination qualitatively, even when the bacterial contamination is lower than 1 CFU/mL. Moreover, the method has better timeliness and convenience, when compared with national standards. As solid films, NFM@GNP@FITCs have better long-term storage stability than GNPs@FITCs. The potential applications of GNPs@FITC and NFM@GNP@FITCs were proved by detecting pathogenic bacteria in food. All the results showed that the method has great potential for screening pathogenic bacterial contamination qualitatively.
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