Biosensor SERS mejorado sinérgico MXene para la detección sensible y selectiva de S. aureus en la leche

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química analítica
• Ciencias de la alimentación

Sus antecedentes:

• Los patógenos transmitidos por los alimentos como Staphylococcus aureus (S. aureus) presentan riesgos significativos en los productos lácteos.
• Los métodos de detección precisos y rápidos son cruciales para garantizar la seguridad de la leche y prevenir brotes.
• Los métodos de detección existentes pueden carecer de la sensibilidad, la especificidad o la velocidad requeridas para el monitoreo en tiempo real.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sensor de dispersión de Raman (SERS) multifuncional para la detección sensible y específica de S. aureus en la leche.
• Aprovechar las propiedades sinérgicas de MXene, nanopartículas de oro y aptamers para mejorar el rendimiento de SERS.
• Evaluar la aplicabilidad y fiabilidad del sensor para el análisis de seguridad alimentaria en el mundo real.

Principales métodos:

• Fabricación de un sustrato SERS mediante la integración de MXene con nanopartículas de oro (MXene/Au) y un compuesto metálico plasmónico (Au@Ag NFs).
• Funcionalización del sustrato con aptameros (apt) para la especificidad y ácido 4-mercaptobenzoico (4-MBA) como molécula de señal.
• Utilizando un formato de ensayo tipo sandwich (MXene/Au-apt-Au@Ag NFs/4-MBA) para la captura de S. aureus y la generación de señales SERS.
• Optimización del sensor SERS para la detección de S. aureus en muestras de leche.

Principales resultados:

• El sensor MXene/Au-apt-Au@Ag NFs/4-MBA desarrollado demostró una alta sensibilidad para la detección de S. aureus, con un límite de detección tan bajo como 1,009 CFU/mL.
• Se logró un amplio rango de detección lineal de 10 a 10^7 CFU/mL, lo que indica una sólida capacidad de cuantificación.
• El sensor mostró una excelente especificidad, con recuperaciones satisfactorias (86,38-106,65%) en productos lácteos añadidos, lo que confirma su aplicabilidad práctica.
• El aumento electromagnético sinérgico de las nanoestructuras compuestas amplificó significativamente la señal SERS.

Conclusiones:

• El sensor SERS multifuncional basado en MXene y nanoestructuras plasmónicas ofrece una estrategia innovadora y eficaz para el monitoreo rápido de S. aureus en la leche.
• La alta sensibilidad, especificidad y aplicabilidad práctica del sensor lo convierten en una herramienta valiosa para garantizar la seguridad alimentaria.
• Este enfoque tiene un potencial significativo para el avance de las tecnologías de detección rápida en la industria alimentaria.