一种新的生物传感器可以自我供电，检测并杀死细菌，使水变得安全

这种生物传感器使用一种基于酶的生物燃料电池、一种被称为适体的抗体和一种细菌消除机制，使水的净化更快、更容易。

一组研究人员开发了一种新的自供电生物传感器，可以检测饮用水中的大肠杆菌（E. coli）细菌，并在现场消灭它们。这一发现可能会对在全球范围内提供安全饮用水产生巨大影响。

传统的方法，如培养或聚合酶链反应（PCR），既费时又费力。它们还需要专门的设备和训练有素的工作人员。

生物传感器（使用生物体或生物分子的设备）速度更快，但往往需要外部电源才能运行。随着时间的推移，它们也有令人讨厌的退化趋势。然而，新的传感器通过部署三个主要组件来产生自己的能量，解决了许多这些问题。

三个组件

第一种是酶生物燃料电池（EBFC），它利用酶从生化反应中产生电能，为传感器提供动力。它利用葡萄糖氧化酶（GOx）分解葡萄糖，产生电子（电）和过氧化氢。然而，这种酶会随着时间的推移而失去稳定性。

为了解决这个问题，研究小组将其封装在一个名为ZIF-8的中空金属有机框架（MOF）中，该框架可以防止随着时间的推移而损坏，并在不同条件下保持效率和稳定性。

第二种是在生物传感器中使用一种叫做适体的抗体。这些短链DNA可以特异性地与大肠杆菌的外部部分结合。根据该团队的说法，适体与银纳米粒子（AgNPs）相连，后者阻止葡萄糖到达酶，直到检测到大肠杆菌。

当大肠杆菌存在时，适体与其结合，引发与二氧化硅屏障的反应，使葡萄糖能够到达酶。氧化反应产生电子，产生电信号，确认细菌的存在。

第三个组件是细菌消除机制，可以杀死传感器发现的任何大肠杆菌细胞。这是通过使用目标剂量的过氧化氢来实现的，过氧化氢是传感器生物燃料电池的副产品。这会氧化银纳米粒子，释放出银离子（Ag+），以其抗菌特性而闻名。它们非常有效，可以在几个小时内杀死99.9%的细菌。

高效稳定

研究人员报告说，新的传感器也非常敏感，能够在极低浓度（3 CFU/mL）下检测大肠杆菌。它还具有催化发夹组装（CHA）机制，该机制通过形成增强电读出的双链DNA结构来放大信号。

经过测试，这种新型生物传感器成功地将大肠杆菌与金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等其他细菌区分开来。人们还发现，即使在储存了几天之后，它在多次使用中仍能保持功能。经实际海水样品测试，5次循环使用后，检测准确率为91.06% ~ 101.9%，功能保持90%。

值得注意的是，虽然结果很有希望，但这项研究也提出了关于可扩展性和长期可用性的问题。例如，银离子虽然能有效杀死细菌，但会在环境中积聚，潜在地伤害有益微生物。为此，未来的研究有必要探索控释机制，以尽量减少对环境的影响，同时保持抗菌效率。

这项研究发表在《高级功能材料》杂志上。

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