“Sweet Nanosheet”: An Antibody Mimic for Machine Learning-Assisted Ultra-Sensitive Immunochromatographic Assay for Pathogens

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作者
Pengyu Chen,Guo Hao,Bingzhi Li,Qing Yao,Sijie Liu,Xu Zhang,Jiahao Zhang,Guohao Tang,Jianlong Wang,Yanru Wang
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:97 (45): 25367-25376 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.5c06023
摘要

The bacterial surface is rich in diverse molecular features, and fully exploiting these natural recognition mechanisms provides innovative avenues for multimechanism detection of foodborne pathogens. Here, we developed a label-free, dual-modal LFIA platform based on the glycan-cluster effect for the efficient capture of Salmonella. The platform employs dextran-functionalized tungsten diselenide nanosheets (Dex-WSe 2 ) as core probes, where dextran coatings provide antibody-like high-affinity capture through multivalent glycan–bacteria interactions, while WSe 2 nanosheets act as dual signal transducers. Benefiting from exciton–plasmon coupling and charge-transfer effects, WSe 2 nanosheets not only possess inherent surface-enhanced Raman scattering (SERS) activity but also display distinct visible coloration due to their unique optical properties. Leveraging these dual features, the platform enables highly sensitive bimodal detection, achieving a visual detection limit of 10 3 CFU/mL and an ultralow SERS detection limit of 52 CFU/mL. Furthermore, machine learning was introduced for multidimensional signal analysis: k-nearest neighbors (KNN) for qualitative concentration classification and random forest (RF) regression for quantitative prediction. The integrated model achieved 100% classification accuracy and an R 2 of 0.9977, demonstrating outstanding robustness. By combining glycan-based molecular recognition with machine learning strategies, the Dex-WSe 2 probe offers an efficient, stable, and intelligent platform for rapid on-site pathogen detection and food safety monitoring.
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