الكشف فوق الحساس وعالي الانتقائية للجراثيم الذهبية (Staphylococcus aureus) على مستوى الخلية الفردية باستخدام بوليمر مطبوع بواسطة البكتيريا والنانوزيم MnO2 المرتبط بالفانكومايسين

تشكل العدوى البكتيرية المسببة للأمراض، حتى عند التركيزات المنخفضة جداً، تهديدات كبيرة لصحة الإنسان. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في تحقيق الكشف عالي الحساسية عن البكتيريا، خصوصًا في العينات المعقدة. هنا، نقدم حساس كهروكيميائي مبتكر من نوع السندويش يستفيد من بوليمر مطبوع بواسطة البكتيريا (BIP) المرتبط بالنانوزيم MnO2 المرتبط بالفانكومايسين (Van@BSA-MnO2) للكشف الفوق حساس عن البكتيريا المسببة للأمراض، مع التركيز على الجراثيم الذهبية (S. aureus). يعمل BIP، الذي يتم تحضيره في الموقع على سطح القطب الكهربائي، كوسيلة التقاط محددة للغاية من خلال تكرار الميزات السطحية لـ S. aureus. يتم ربط الفانكومايسين (Van)، المعروف بارتباطه بجدران الخلايا البكتيرية، ببروتين مصل الأبقار (BSA) باستخدام كيمياء EDC/NHS. يوفر المجمع الناتج Van@BSA-MnO2، والذي يعمل كوسيلة الكشف، منصة تحفيزية فعالة لتضخيم الإشارة. عند الارتباط مع S. aureus الملتقطة، يحفز مجمع Van@BSA-MnO2 تفاعل الركيزة، مما يولد إشارة تيار تتناسب مع تركيز البكتيريا المستهدفة. يظهر الحساس حساسية ملحوظة، قادراً على الكشف عن خلية بكتيرية واحدة في محلول عازلة الفوسفات. حتى في مصفوفات الحليب المعقدة، يحتفظ بأداء متميز، حيث يحدد S. aureus عند تركيزات منخفضة تصل إلى 10 CFU mL–1 دون الحاجة إلى معالجة مسبقة معقدة. علاوة على ذلك، يظهر الحساس انتقائية ممتازة، خاصة في تمييز S. aureus المستهدفة عن البكتيريا المتداخلة من نفس الجنس عند تركيزات أعلى بنسبة 100 مرة. توفر هذه الطريقة المبتكرة، التي تستخدم مواد صناعية بالكامل، منصة كشف مرنة ومنخفضة التكلفة للبكتيريا موجبة الغرام. بالمقارنة مع حساسات البكتيريا القائمة على النانوزيم التي تحتوي على مواد تعرف حيوياً، فإن اختبارنا يقدم مزايا واضحة، بما في ذلك زيادة الحساسية، وسهولة التحضير، والجدوى الاقتصادية، مما يعزز آفاق التطبيق في سلامة الأغذية والرصد البيئي.