食源性疾病嚴(yán)重威脅全球公眾健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)，每年有 6 億人感染食源性病原體，近 50 萬(wàn)人因此喪命。傳統(tǒng)檢測(cè)方法，如平板培養(yǎng)和聚合酶鏈反應(yīng)，存在耗時(shí)久、勞動(dòng)強(qiáng)度大、靈敏度低等缺陷，難以滿足快速精準(zhǔn)檢測(cè)的需求。
新型生物傳感器 MDC@N-MMCNs 巧妙地將抗菌肽（MDC）與具有類過(guò)氧化物酶活性的介孔碳（N-MMCNs）相結(jié)合。其中，MDC 能精準(zhǔn)識(shí)別細(xì)菌，N-MMCNs 不僅提供穩(wěn)定的底物結(jié)合位點(diǎn)，還具備高效的類酶催化活性。通過(guò)一系列復(fù)雜而精細(xì)的制備流程，科研人員成功合成了 MDC@N-MMCNs，并利用多種技術(shù)對(duì)其進(jìn)行全面表征，證實(shí)了該傳感器的成功構(gòu)建。
圖 1：從多方面表征 MDC@N-MMCNs，展示其元素組成、磁性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)結(jié)構(gòu)等特性及 MDC 負(fù)載率。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，MDC@N-MMCNs 性能卓越。它對(duì)多種食源性病原體，如鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌、熒光假單胞菌和金黃色葡萄球菌，具有強(qiáng)大的檢測(cè)能力，光譜檢測(cè)限低至 101CFU/mL，肉眼可視檢測(cè)限低至 102CFU/mL。同時(shí)，它對(duì)益生菌幾乎無(wú)殺菌作用，能有效排除干擾，展現(xiàn)出高度的特異性。在穩(wěn)定性方面，即使儲(chǔ)存 60 天，其過(guò)氧化物酶活性仍能保持初始值的 91.38%。此外，該傳感器的細(xì)菌捕獲率高達(dá) 93.73%±3.30%，能高效富集和清除細(xì)菌。
圖 2：對(duì)比 N-MMCNs 和 MDC@N-MMCNs 的過(guò)氧化物酶活性，顯示 MDC@N-MMCNs 穩(wěn)定性及細(xì)菌富集、殺菌效果。
圖 3：呈現(xiàn)經(jīng) MDC@N-MMCNs 處理后不同濃度鼠傷寒沙門氏菌的活力變化，體現(xiàn)其富集和殺菌能力。
圖 4：證實(shí) MDC@N-MMCNs 比色傳感器對(duì)食源性病原體檢測(cè)的特異性，且在牛奶基質(zhì)中檢測(cè)效果良好。
為了實(shí)現(xiàn)更便捷的檢測(cè)，科研團(tuán)隊(duì)將 MDC@N-MMCNs 與紙質(zhì)傳感器和智能手機(jī) APP 集成。紙質(zhì)傳感器成本低廉、操作簡(jiǎn)單，智能手機(jī) APP 則賦予其定量監(jiān)測(cè)的能力。檢測(cè)時(shí)，只需將食源性病原體與 MDC@N-MMCNs 孵育，利用外部磁場(chǎng)分離后涂在試紙基上，加入過(guò)氧化氫顯色，再用手機(jī)拍照，通過(guò) APP 分析顏色信號(hào)，就能快速得出細(xì)菌濃度。整個(gè)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)限低，且無(wú)需昂貴儀器。
圖 5：介紹基于 MDC@N-MMCNs 的紙基傳感器應(yīng)用，包括材料選擇、檢測(cè)限及智能手機(jī)輔助檢測(cè)流程。
MDC@N-MMCNs 生物傳感器在食品安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域潛力巨大。它特別適用于資源有限的環(huán)境或現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)場(chǎng)景，為保障食品安全、降低食源性疾病發(fā)生率提供了有力支持，有望推動(dòng)食品安全檢測(cè)技術(shù)的革新與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：Sun S, Feng Y, Li H, et al. A novel biosensor MDC@ N-MMCNs to selective detection and elimination of foodborne bacterial pathogens[J]. Analytica Chimica Acta, 2025: 344008.
來(lái)源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~徐禮龍。
