灵活的多孔ACH/Ag表面增强的拉曼散射平台,用于敏感检测和机器学习辅助的多种致病细菌的分类
Wenjuan Shang1, Jiarong Li2, Junjie Guo1
1Analytical & Testing Center, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610064, China.
Analytical chemistry
|November 25, 2025
概括
一个新的灵活的表面增强拉曼散射 (SERS) 平台使用阿加/奇托桑和银纳米颗粒提供快速,敏感的检测致病性细菌,如大肠杆菌和黄金杆菌.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 分析化学 分析化学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 传统的细菌检测方法缓慢,实时监测不切实际.
- 病原细菌对公众健康和环境构成重大风险.
- 需要快速,灵敏和现场细菌检测技术.
研究的目的:
- 开发一个灵活的表面增强拉曼散射 (SERS) 平台,用于敏感,无标签检测多种致病细菌.
- 调查3D多孔阿加/奇托 (ACH) 结构和银纳米粒子 (Ag NP) 排列在增强细菌捕获和SERS信号中的作用.
- 评估平台在现实世界样本中的性能及其在快速细菌识别和量化方面的潜力.
主要方法:
- 通过在3D多孔ACH基底上对AgNP进行界面自组装来制造柔性ACH/Ag基板.
- 使用SERS平台进行无标签检测金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,大肠杆菌和 Pseudomonas aeruginosa.
- 使用机器学习算法对混合细菌样本进行分类和度预测.
- 使用现实世界样本 (,牛奶,池水) 验证平台.
主要成果:
- 达到了S. aureus (8.32 CFU/mL),大肠杆菌 (50.6 CFU/mL),S. enterica (20.8 CFU/mL) 和P. aeruginosa (21.2 CFU/mL) 的低检测极限.
- 使用机器学习证明了混合细菌样本的100%分类准确性.
- 在真实样本中获得了高检测回收率 (93-118%),表明了实际适用性.
- 在没有长时间的潜伏期的情况下展示了细菌的快速丰富.
结论:
- 开发的灵活的ACH/Ag SERS基质为检测多种细菌病原体提供了高度敏感和快速的方法.
- 3D多孔结构,优化的Ag NP分布和机器学习的结合提高了检测特异性和效率.
- 该平台为开发先进的SERS基材提供了一个有前途的战略,在食品安全,环境监测和临床诊断方面具有重大潜力.
