G-Quadruplex/Hemin-Mediated Polarity-Switchable and Photocurrent-Amplified System for Escherichia coli O157:H7 Detection

血红素 大肠杆菌 光电流 G-四倍体 极性(国际关系) 化学 光化学 血红素 微生物学 材料科学 生物化学 光电子学 基因 生物 DNA 细胞
作者
Rui Ge,Shumin Zhang,Hanjie Dai,Jie Wei,Tianhui Jiao,Qingmin Chen,Quansheng Chen,Xiaomei Chen
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:71 (44): 16807-16814 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.3c06052
摘要

The contamination of food by pathogens is a serious problem in global food safety, and current methods of detection are costly, time-consuming, and cumbersome. Therefore, it is necessary to develop rapid, portable, and sensitive assays for foodborne pathogens. In addition, assays for foodborne pathogens must be resistant to interference resulting from the complex food matrix to prevent false positives and negatives. In this study, hemin and reduced graphene oxide-MoS2 sheets (GMS) were used to design a near-infrared (NIR)-responsive photoelectrochemical (PEC) aptasensor with target-induced photocurrent polarity switching based on a hairpin aptamer (Hp) with a G-quadruplex motif. A ready-to-use analytical device was developed by immobilizing GMS on the surface of a commercial screen-printed electrode, followed by the attachment of the aptamer. In the presence of Escherichia coli O157:H7, the binding sites of Hp with the G-quadruplex motif were opened and exposed to hemin, leading to the formation of a G-quadruplex/hemin DNAzyme. Crucially, after binding to hemin, the charge transfer pathway of GMS changes, resulting in a switch of the photocurrent polarity. Further, G-quadruplex/hemin DNAzyme enhanced the cathodic photocurrent, and the proposed sensor exhibited a wide linear range ((25.0–1.0) × 107 CFU/mL), a low limit of detection (2.0 CFU/mL), and good anti-interference performance. These findings expand the applications of NIR-responsive PEC materials and provide versatile PEC methods for detecting biological analytes, especially for food safety testing.
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