嵌入式传输加速受相互作用限制的生物传感

测量细菌活性和抗菌药物敏感性的表型生物传感器对于快速感染性疾病诊断至关重要，然而其检测速度从根本上受限于细菌与报告分子相遇的速率。这一传输瓶颈通常依赖复杂的微流控方案来解决。本文表明，通过将传输功能直接工程化整合到传感材料中，可以克服这一瓶颈。一种多功能离子型水凝胶基质通过共同包封细菌生长培养基和氧化还原报告分子刃天青，利用溶胀驱动的对流传输，在不改变检测化学体系的情况下显著加速细菌与报告分子之间的相互作用。通过系统调控水凝胶交联密度并优化包封的营养—渗透微环境，我们最大化了代谢信号生成，与溶液相检测和传统水凝胶检测相比，将检测时间缩短了12至48倍。 该平台以标准96孔板形式用于48份临床样本的尿路感染（UTI）诊断时，可在15分钟至2小时内快速检出感染；与耗时的金标准尿液培养法相比，其细菌检测的灵敏度为95%、特异度为100%，抗菌药物敏感性分析的灵敏度为100%、特异度为98%。检测结果既可通过酶标仪进行定量读取，也可作为比色检测进行目视判读，从而无需额外仪器即可实现即时检测部署。因此，将传输增强机制嵌入传感基质之中，代表了一种用于加速受相互作用限制的生物传感的通用且可扩展的设计原则，并在快速诊断开发方面具有广阔应用前景。

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