Bioactive Materials
鱼网状2D磁性纳米酶探针实现床旁骨感染病原体超灵敏检测

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本研究开发的鱼网状二维磁性纳米酶探针（FGDAI）结合WGA分子，实现对骨感染病原体（金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌）的高灵敏度、高特异性检测，检测限低至10 cells/mL，且检测时间短于25分钟，具有良好的临床一致性。

 

文献概述

本文《Fishnet-like 2D magnetic nanozyme probe enables ultrasensitive bedside immunodiagnosis of bone infection pathogens》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了一种新型鱼网状二维磁性纳米酶探针（FGDAI）的构建及其在骨感染病原体检测中的应用。该探针通过整合大面积反应界面、磁性富集和协同催化增强机制，显著提升了传统免疫层析法（ICA）的检测灵敏度，且无需复杂仪器，支持裸眼读出，为骨感染的快速床旁检测提供了新工具。

背景知识

骨感染是一种由细菌（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等）侵入骨骼系统引起的严重炎症或化脓性病变，常导致慢性骨髓炎和人工关节感染（PJI），具有组织破坏、慢性化倾向和诊断延迟等临床挑战。传统诊断方法如微生物培养耗时48–72小时，分子诊断（如qPCR、mNGS）虽快于培养，但需专业设备与人员，限制了其床旁应用。免疫层析法（ICA）作为床旁检测（POCT）技术，具有快速、低成本和无需复杂设备的优势，但其在骨感染检测中存在灵敏度低、基质干扰和依赖抗体等问题。本研究通过引入鱼网状纳米结构和广谱识别分子WGA，有效克服了传统ICA的三大瓶颈，为骨感染的早期、准确、便捷诊断提供了新思路。

 

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研究方法与实验

研究团队构建了由氧化石墨烯（GO）基底、Fe3O4磁性中间层及Au@Ir纳米颗粒组成的鱼网状二维磁性纳米酶（FGDAI）。该结构通过逐层自组装实现，结合了静电吸附、磁性富集和多催化位点特性。WGA通过冻干修饰快速共价结合至FGDAI表面，用于广谱细菌识别。检测流程包括病原体捕获、磁性分离、ICA条带检测及催化底物显色增强。

关键结论与观点

• FGDAI-WGA探针可在1分钟内完成对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的高效捕获，捕获效率达96–97%，优于传统球形Fe-DAuIr-WGA探针。
• FGDAI-WGA-ICA检测限为10 cells/mL，检测时间短于25分钟，比传统AuNP-ICA灵敏度提升100倍以上。
• 在83例临床滑膜液样本验证中，FGDAI-WGA-ICA与qPCR检测结果高度一致，具备临床转化潜力。
• FGDAI结构通过磁性富集、大面积反应界面和多催化位点协同作用，显著提升检测灵敏度与抗干扰能力。
• 该平台具备良好的特异性，对12种非靶向病原体无交叉反应，且具有优异的稳定性和重复性。

研究意义与展望

本研究提出的FGDAI-WGA-ICA平台为骨感染病原体的床旁检测提供了一种高灵敏、低成本、裸眼可读的解决方案。未来可扩展至更多病原体的多重检测，并优化其在复杂临床样本中的应用稳定性，进一步推动即时检测技术在感染性疾病诊断中的应用。

 

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结语

本研究通过构建新型鱼网状二维磁性纳米酶探针FGDAI并结合WGA广谱识别分子，实现了对骨感染病原体的高效、快速、高灵敏检测。该平台在25分钟内完成检测，检测限低至10 cells/mL，且在临床样本中验证具备高一致性，为骨感染的早期诊断和床旁应用提供了创新性工具，具有显著的临床转化潜力。

 

Chongwen Wang, Changyue Xu, Jiaxuan Li, Bing Gu, and Yuanchen Ma. Fishnet-like 2D magnetic nanozyme probe enables ultrasensitive bedside immunodiagnosis of bone infection pathogens. Bioactive Materials.