基于双识别元件的便携式唾液传感器：防龋病菌的早期检测

基于双识别元件的便携式唾液传感器：防龋病菌的早期检测

龋齿是全球范围内最常见的慢性病之一，影响了数十亿人的口腔健康。变异链球菌 (Streptococcus mutans) 是导致龋齿的主要病原菌，早期检测该细菌对于龋齿预防至关重要。然而，现有检测方法多耗时、昂贵且复杂，难以满足实际需求。本文提出了一种基于双识别元件（特异性 DNA 适配体和变异链球菌印迹聚合物）的便携式唾液传感器，通过电子信号检测实现对唾液中变异链球菌的高灵敏度检测，有望成为个性化口腔健康监控的新工具。

双识别元件传感器的设计与检测原理

该传感器利用特异性 DNA 适配体和变异链球菌印迹聚合物双重识别元件，使得传感器能在唾液中选择性识别目标病原菌。通过氧化还原探针亚甲蓝 (MB) 生成的电流信号，检测变异链球菌的浓度变化，从而为定量分析提供支持（图1）。

图1. 用于检测龋齿致病菌的便携式唾液传感器示意图。

实验结果显示，该传感器检测范围广（102至109CFU/mL），最低检测限可达2.6 CFU/mL，覆盖了高龋齿风险的临界浓度。

高灵敏度与选择性

通过适配体和印迹聚合物的协同作用，该传感器在检测变异链球菌时表现出高选择性，在存在其他常见口腔细菌（如金黄色葡萄球菌）的情况下依然能够稳定检测目标病原菌。相较于传统的抗体识别方式，DNA适配体具备更高的稳定性，在长期监测中无明显性能衰退 （图2）。

图2. (a)检测性能优异的适体/SIP电极方案。(b)人工唾液中S. mutans传感器的CA响应和(c)相应的校准曲线。(d)人工唾液中SIP传感器的CA响应和(e)相应的校准曲线。(f)人工唾液中NIP传感器的CA响应和(g)相应的校准曲线。(h)S. mutans传感器、SIP传感器和NIP传感器在人工唾液样本中的传感性能比较。(i)在人工唾液中连续添加金黄色葡萄球菌、粪链球菌、牙龈链球菌和变形链球菌（102~ 108CFU mL−1），对变形链球菌传感器的选择性进行研究。（j,k）使用8个S. mutans传感器（105CFU mL−1）测试S. mutans传感器的再现性。(l)S. mutans传感器的长期稳定性。(m)S. mutans传感器在含有105CFUmL−1S. mutans的人工唾液中测量10分钟时的信号稳定性。

在实际唾液样本中的应用

该传感器在真实唾液样本中展示了良好的检测效果。实验通过对含不同浓度变异链球菌的唾液样本进行检测，成功实现了对细菌浓度的定量分析，验证了传感器在临床龋齿预防中的潜在应用（图3） 。

图3. (a)真实唾液中S. mutans传感器的CA响应和(b)对应的校准曲线。(c)实际唾液中SIP传感器的CA响应和(d)相应的校准曲线。(e) NIP传感器在真实唾液中的CA响应。(f)S. mutans传感器、SIP传感器和NIP传感器在真实唾液样本中的传感性能比较。

总结

基于双识别元件的便携式唾液传感器为龋齿的早期预防提供了一个灵敏、便捷的检测平台。其高选择性和广泛的检测范围，使其在口腔健康监控领域具备巨大的应用潜力，有望在未来的个性化健康管理中得到广泛应用 。