法兰克福歌德大学和基尔大学的研究人员开发了一种用于检测细菌的新型传感器。它基于一个具有创新表面涂层的芯片，以确保只有非常特定的微生物(如某些病原体)才能附着在传感器上。
生物数量越多，芯片产生的电信号就越强。通过这种方式，传感器不仅能够以高灵敏度检测危险细菌，而且还能够确定它们的浓度。这项研究发表在ACS应用材料与界面杂志上。
每年，细菌感染夺去全世界数百万人的生命。这就是为什么检测有害微生物是至关重要的——不仅在疾病诊断中如此，而且在食品生产中也是如此。然而，目前可用的方法往往耗时，需要昂贵的设备，或者只能由专家使用。此外，他们往往无法区分活性细菌和它们的腐烂产物。
相比之下，新开发的方法只能检测到完整的细菌。它利用了微生物只攻击某些身体细胞的事实，它们从后者的特定糖分子结构中识别出这些细胞。
这种基质，被称为糖萼，根据细胞类型的不同而不同。可以说，它是人体细胞的标识符。这意味着要捕获特定的细菌，我们只需要知道其首选宿主细胞的糖萼中可识别的结构，然后将其用作“诱饵”。
这正是研究人员所做的。“在我们的研究中，我们想检测肠道细菌大肠杆菌的一种特定菌株，简称大肠杆菌，”法兰克福歌德大学无机和分析化学研究所的Andreas Terfort教授解释说。
“我们知道病原体通常感染哪些细胞。我们在芯片上涂上人造糖萼来模拟宿主细胞的表面。通过这种方式，只有来自目标大肠杆菌菌株的细菌才能附着在传感器上。”
大肠杆菌有许多被称为菌毛的短臂，细菌用它来识别宿主的糖萼并附着在它上面。特福特说:“细菌利用它们的菌毛在几个地方与传感器结合，这使得它们能很好地附着在传感器上。”
此外，人造糖萼的化学结构是这样的，没有右臂的微生物会从它身上滑下来，就像鸡蛋从油好的煎锅上滑下来一样。这确保了只有致病性大肠杆菌被保留下来。
但是科学家们是如何证实细菌真的附着在人工糖萼上的呢?“我们将糖分子连接到导电聚合物上，”塞巴斯蒂安·巴尔瑟(Sebastian Balser)解释说，他是特福特教授的博士研究员，也是这篇论文的第一作者。“通过这些‘电线’施加电压，我们就能读取有多少细菌附着在传感器上。”
这项研究记录了这种方法的有效性:研究人员将目标大肠杆菌菌株的病原体混合在不同浓度的无害大肠杆菌中。“我们的传感器甚至能够检测到非常少量的有害微生物，”Terfort解释说。“更重要的是，目标细菌的浓度越高，发出的信号就越强。”
这篇论文是该方法有效的初步证明。下一步，相关工作小组希望调查它是否也经得起实践的考验。例如，在没有拥有先进实验室诊断设备的医院的地区使用它是可以想象的。
