Paper substrate designed with TEMPO-oxidized cellulose nanofibers/cationic guar gum hydrogel and its application in a colorimetric biosensor for rapid bacteria detection

纤维素 生物传感器 瓜尔胶 纳米纤维 基质(水族馆) 化学 阳离子聚合 色谱法 化学工程 材料科学 高分子化学 纳米技术 生物化学 生物 生态学 工程类
作者
Lei Dai,Yijiao Xue,Sihan Tian,Ping He,Pan Xie,Zhu Long,Guiqiang Fei,Zhi‐Rong Chen
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier]
卷期号:274: 133497-133497
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.133497
摘要

The monitoring of foodborne bacterial contamination requires simple and convenient biosensors. This work describes a novel paper-based colorimetric biosensor for the rapid and sensitive bacteria detection. The biosensor was constructed via the encapsulation of D-alanyl-D-alanine capped gold nanoparticles (DADA-AuNPs) in a modified paper that was fabricated by the freeze-drying of TEMPO-oxidized cellulose nanofibers/cationic guar gum composite hydrogel-modified filter paper. The results indicated that the size of DADA-AuNPs largely determined the color of their aqueous system and they exhibited light red to dark red as their size increased from around 6 to 36 nm. All these different sized DADA-AuNPs turned into colorless when encountered with either S. aureus or E. coli. In particular, the smaller the DADA-AuNPs size, the faster the discoloration. The encapsulation of DADA-AuNPs into modified paper negligibly changed their responsiveness towards bacteria. In comparison to the original filter paper and oven-dried hydrogel-modified filter paper, the freeze-dried hydrogel-modified paper was demonstrated to be a better substrate for the encapsulation of DADA-AuNPs since they could be loaded with a larger amount of DADA-AuNPs in a faster way and showed a better perceivable color. This work demonstrated a promising paper-based colorimetric biosensor for the facile and rapid detection of bacteria.
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