华中师范：检测青霉素耐药性基因的光电化学生物测定法

青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素，堪称抗生素的“鼻祖”，它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。然而近年来，包括青霉素在内的抗生素耐药性问题日益严重，其中通过特定基因编码产生的抗生素耐药性已成为一个重大的全球健康威胁。因此，科学家们致力于开发一种能够快速、低成本且精确地检测抗生素耐药性基因的策略。

近日，华中师范大学化学学院龚静鸣教授基于光电化学探针具有高信噪比、高灵敏、生物标记方便且检测成本低等优点，构建了一种智能的、pH-调节的可变换光电化学(PEC)探针SDNA1-SbT@ SiO₂NSs，其能够灵敏检测两种典型的青霉素耐药性基因亚型^bla-CTX-M-1(标记为T_DNA1)和^bla-TEM(标记为T_DNA2)。

该PEC生物测定的操作取决于在外部pH刺激下pH响应SDNA1-SbT @ SiO₂NSs复合物的可切换解离。从而启动了预先嵌入三明治型DNA纳米组件中的离子的pH调节释放。在酸性条件下，标记的S_DNA1会解离(ON状态)从而触发SbO⁺的释放。在碱性条件下，标记的S_DNA1的解离则会被抑制(OFF状态)。对T_DNA2的检测是通过DNA杂交触发的金属离子释放所实现的。

与第二个锚定信号DNA（S_DNA2）杂交的引入的发夹T-Hg^{2 +} -T片段的解开，引发了Hg^{2 +}的释放。释放的SbO⁺或Hg²⁺离子将通过与感光性ZnS层进行离子交换来触发Sb₂S3/ZnS或HgS / ZnS异质结构的形成，从而产生放大的光电流，并最终实现对青霉素抗性基因亚型^bla-CTX-M-1(标记为T_DNA1)和^bla-TEM(标记为T_DNA2)的超灵敏检测。

研究结果表明,该pH调节的PEC生物测定法将pH响应智能单元作为S_DNA标签，同时将pH调节的嵌入离子释放以及随后基于离子交换的信号放大策略进行了智能整合，实现了高灵敏度、特异性、低成本的ARGs多路检测，可以成功地用于测定大肠杆菌质粒中的bla_-CTX-M-1和bla_-TEM，为开发新型的临床护理设备提供了新的策略。

参考文献：Xin Li.et al. Smart pH-Regulated Switchable Nanoprobes for Photoelectrochemical Multiplex Detection of Antibiotic Resistance Genes. Analytical Chemistry. 2020.DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02839