《Analytical Chemistry》｜污染监测与控制福建省高校重点实验室倪建聪课题组在电化学发光检测抗生素抗性基因技术领域取得新进展

近日，污染监测与控制福建省高校重点实验室倪建聪课题组运用双极电极电化学发光法检测氨苄青霉素抗性基因研究取得重要进展，相关研究成果以“Bipolar Electrochemiluminescence Detection of Ampicillin Resistance Genes via HRCA-Mediated Precipitation-Induced Conductivity Modulation”为题发表在分析化学领域权威期刊《Analytical Chemistry》（中科院一区TOP期刊）上。

全球范围内对抗生素的过度使用已导致抗生素抗性基因(ARGs)在环境病原体中快速传播，引发水环境/土壤微生物群落污染并构成重大健康威胁。聚合酶链式反应(PCR)在检测ARGs时具有特异性强、准确度高等优点，然而在现场的快速检测方面受限。虽然电化学生物传感器在快检领域具有应用的潜力，但绝大多数需要繁琐的DNA探针修饰电极过程，且传感反应和信号输出均在同一工作电极而易受复杂基质的干扰，进而影响传感器性能。双极电极电化学发光(BPE-ECL)体系能够物理分离传感池和信号池，有效消除交叉干扰。课题组在前期研究中利用BPE传感池中生物反应能诱导均相溶液电导率变化，进而间接调控信号池ECL响应变化的特性，构建了一个基于电导调控的生物传感平台（Anal. Chem. 2024, 96, 12577）。为了减少传感反应中电解质和其他化学物质的影响，本研究创新性利用DNA超支化滚环扩增（HRCA）过程中的副产物焦磷酸根，能与Mg²⁺发生沉淀反应从而调控溶液的电导率，并与BPE-ECL检测技术联用，实现对氨苄青霉素抗性基因的均相检测。该传感策略不仅避免了复杂的电极表面探针修饰过程，还消除了复杂生物基质对发光反应的干扰。通过设计探针有望实现对其他种类抗性基因的检测，在复杂环境样本分析中展现出重要的应用前景和发展潜力。

污染监测与控制福建省高校重点实验室2023级硕士研究生杨碧芳为论文第一作者，倪建聪副教授和福州大学林振宇教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（22376089, 22004054）、福建省自然科学基金（2021J01991, 2024J01809）等的共同资助。原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c02566

（文/图：杨碧芳）