基于智能手机成像的便携式比色传感平台：快速检测大肠杆菌O157:H7
发布时间：2025-05-12 浏览次数：22 分享：
在食品安全领域，病原菌污染一直是全球性的重大公共健康威胁。其中，大肠杆菌O157:H7因其极强的致病性而备受关注。这种病菌常通过污染的食物和水进入人体，引发严重的疾病，如腹痛、腹泻、出血性肠炎，甚至可能导致死亡。因此，开发一种快速、便携且易于操作的病原菌检测技术，对于食品安全监管和疾病预防至关重要。
突破传统检测瓶颈
传统的病原菌检测方法，如平板计数、聚合酶链式反应（PCR）和酶联免疫吸附测定（ELISA），虽然具有较高的准确性和灵敏度，但它们通常需要复杂的操作流程、专业的技术人员和昂贵的设备。这些限制使得它们难以满足现场快速检测的需求。近年来，随着纳米技术和智能手机技术的发展，研究人员开始探索将这些技术与生物传感器相结合，以简化检测流程并提高检测效率。
智能化检测平台的诞生
2024年，一项突破性的研究成果发表在《Microchimica Acta》杂志上，介绍了一种集成磁性分离和酶联比色传感功能的智能化检测平台。该平台利用智能手机成像技术，实现了对食品中大肠杆菌O157:H7的快速、高灵敏度检测。
技术原理与优势
该检测平台的工作原理是利用修饰有捕获抗体的磁性纳米颗粒（cMNPs）和修饰有检测抗体及辣根过氧化物酶（HRP）的金纳米颗粒（dHAuNPs）来实现对大肠杆菌O157:H7的特异性识别和信号放大。当样品中存在目标病菌时，磁性纳米颗粒会特异性地捕获病菌，随后金纳米颗粒与病菌结合，形成“三明治”结构。在HRP的催化下，显色底物发生反应，产生颜色变化，通过智能手机拍摄并分析图像，即可实现对病菌的定量检测。
图1 基于智能手机辅助比色传感平台的大肠杆菌O157:H7检测流程示意图。
这一技术的优势在于其极高的灵敏度（检测限低至1.63 CFU/mL）、快速的检测时间（仅需3小时）以及良好的抗干扰能力。此外，该平台还具备便携性、操作简便和成本低廉的特点，使其非常适合在食品加工现场、农贸市场等环境中使用。
实验验证与应用前景
研究人员通过一系列实验验证了该检测平台的性能。实验结果表明，该平台对大肠杆菌O157:H7具有极高的选择性，即使在复杂的食品样本中，也能准确检测到目标病菌，且与其他非目标病菌的交叉反应极低。
图2 基于智能手机的生物传感器检测大肠杆菌O157:H7时，x值与大肠杆菌O157:H7浓度的校准曲线，角落处附上了相应照片。B.使用商用酶标仪检测大肠杆菌O157:H7时，吸光度与浓度的校准曲线。C.作者所提出的生物传感器检测结果与商用酶标仪检测结果之间的相关性。D.cMNPs对 8种菌株的捕获效率。E.在检测浓度为108 CFU/mL的不同细菌时的选择性验证。F.该生物传感器在检测8种混合细菌（108 CFU/mL）时的抗干扰验证。
此外，该平台在实际食品样本中的检测结果与传统的平板计数法高度一致，进一步证明了其可靠性和实用性。
表1 采用所构建的比色生物传感器与传统平板计数法检测受污染猪肉中大肠杆菌O157:H7的结果对比（n=3）
随着技术的不断优化和推广，这种基于智能手机的病原菌检测平台有望在食品安全检测领域发挥重要作用。它不仅可以快速筛查食品中的病原菌，还可以用于环境监测、疾病诊断等多个领域。通过改变识别分子，该平台还可以扩展到其他食源性病原体和疾病相关生物标志物的检测。
结语：智能化检测技术的出现，为食品安全监管带来了新的希望。这种基于智能手机的病原菌检测平台不仅提高了检测效率，还降低了检测成本，使现场快速检测成为可能。未来，随着技术的进一步发展，我们有理由相信，食品安全检测将变得更加高效、便捷和智能化，从而更好地保障公众健康。
参考文献：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.
来源：微生物安全与健康网，作者~蔡伟程。
