在食品安全領(lǐng)域，病原菌污染一直是全球性的重大公共健康威脅。其中，大腸桿菌O157:H7因其極強(qiáng)的致病性而備受關(guān)注。這種病菌常通過污染的食物和水進(jìn)入人體，引發(fā)嚴(yán)重的疾病，如腹痛、腹瀉、出血性腸炎，甚至可能導(dǎo)致死亡。因此，開發(fā)一種快速、便攜且易于操作的病原菌檢測技術(shù)，對(duì)于食品安全監(jiān)管和疾病預(yù)防至關(guān)重要。
突破傳統(tǒng)檢測瓶頸
傳統(tǒng)的病原菌檢測方法，如平板計(jì)數(shù)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）和酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA），雖然具有較高的準(zhǔn)確性和靈敏度，但它們通常需要復(fù)雜的操作流程、專業(yè)的技術(shù)人員和昂貴的設(shè)備。這些限制使得它們難以滿足現(xiàn)場快速檢測的需求。近年來，隨著納米技術(shù)和智能手機(jī)技術(shù)的發(fā)展，研究人員開始探索將這些技術(shù)與生物傳感器相結(jié)合，以簡化檢測流程并提高檢測效率。
智能化檢測平臺(tái)的誕生
2024年，一項(xiàng)突破性的研究成果發(fā)表在《Microchimica Acta》雜志上，介紹了一種集成磁性分離和酶聯(lián)比色傳感功能的智能化檢測平臺(tái)。該平臺(tái)利用智能手機(jī)成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品中大腸桿菌O157:H7的快速、高靈敏度檢測。
技術(shù)原理與優(yōu)勢
該檢測平臺(tái)的工作原理是利用修飾有捕獲抗體的磁性納米顆粒（cMNPs）和修飾有檢測抗體及辣根過氧化物酶（HRP）的金納米顆粒（dHAuNPs）來實(shí)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌O157:H7的特異性識(shí)別和信號(hào)放大。當(dāng)樣品中存在目標(biāo)病菌時(shí)，磁性納米顆粒會(huì)特異性地捕獲病菌，隨后金納米顆粒與病菌結(jié)合，形成“三明治”結(jié)構(gòu)。在HRP的催化下，顯色底物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生顏色變化，通過智能手機(jī)拍攝并分析圖像，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)病菌的定量檢測。
圖1 基于智能手機(jī)輔助比色傳感平臺(tái)的大腸桿菌O157:H7檢測流程示意圖。
這一技術(shù)的優(yōu)勢在于其極高的靈敏度（檢測限低至1.63 CFU/mL）、快速的檢測時(shí)間（僅需3小時(shí)）以及良好的抗干擾能力。此外，該平臺(tái)還具備便攜性、操作簡便和成本低廉的特點(diǎn)，使其非常適合在食品加工現(xiàn)場、農(nóng)貿(mào)市場等環(huán)境中使用。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與應(yīng)用前景
研究人員通過一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該檢測平臺(tái)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該平臺(tái)對(duì)大腸桿菌O157:H7具有極高的選擇性，即使在復(fù)雜的食品樣本中，也能準(zhǔn)確檢測到目標(biāo)病菌，且與其他非目標(biāo)病菌的交叉反應(yīng)極低。
圖2 基于智能手機(jī)的生物傳感器檢測大腸桿菌O157:H7時(shí)，x值與大腸桿菌O157:H7濃度的校準(zhǔn)曲線，角落處附上了相應(yīng)照片。B.使用商用酶標(biāo)儀檢測大腸桿菌O157:H7時(shí)，吸光度與濃度的校準(zhǔn)曲線。C.作者所提出的生物傳感器檢測結(jié)果與商用酶標(biāo)儀檢測結(jié)果之間的相關(guān)性。D.cMNPs對(duì) 8種菌株的捕獲效率。E.在檢測濃度為108 CFU/mL的不同細(xì)菌時(shí)的選擇性驗(yàn)證。F.該生物傳感器在檢測8種混合細(xì)菌（108 CFU/mL）時(shí)的抗干擾驗(yàn)證。
此外，該平臺(tái)在實(shí)際食品樣本中的檢測結(jié)果與傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法高度一致，進(jìn)一步證明了其可靠性和實(shí)用性。
表1 采用所構(gòu)建的比色生物傳感器與傳統(tǒng)平板計(jì)數(shù)法檢測受污染豬肉中大腸桿菌O157:H7的結(jié)果對(duì)比（n=3）
隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和推廣，這種基于智能手機(jī)的病原菌檢測平臺(tái)有望在食品安全檢測領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。它不僅可以快速篩查食品中的病原菌，還可以用于環(huán)境監(jiān)測、疾病診斷等多個(gè)領(lǐng)域。通過改變識(shí)別分子，該平臺(tái)還可以擴(kuò)展到其他食源性病原體和疾病相關(guān)生物標(biāo)志物的檢測。
結(jié)語：智能化檢測技術(shù)的出現(xiàn)，為食品安全監(jiān)管帶來了新的希望。這種基于智能手機(jī)的病原菌檢測平臺(tái)不僅提高了檢測效率，還降低了檢測成本，使現(xiàn)場快速檢測成為可能。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們有理由相信，食品安全檢測將變得更加高效、便捷和智能化，從而更好地保障公眾健康。
參考文獻(xiàn)：Wang C, Deng R, Li H, et al. An integrated magnetic separation enzyme-linked colorimetric sensing platform for field detection of Escherichia coli O157: H7 in food[J]. Microchimica Acta, 2024, 191(8): 454.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~蔡偉程。
