在現(xiàn)代社會(huì)，食品安全問題愈發(fā)受到重視，尤其是由食源性病原體引起的健康風(fēng)險(xiǎn)?；【╒ibrio parahaemolyticus）是一種常見于海鮮中的病原體，能夠?qū)е赂雇础盒?、嘔吐等癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至可能致命。因此，快速、準(zhǔn)確和靈敏地檢測這些病原體對(duì)于保障公眾健康至關(guān)重要。
傳統(tǒng)檢測方法的局限性
傳統(tǒng)的食品檢測方法，如平板計(jì)數(shù)法，雖然有效，但往往需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理步驟。這些步驟不僅耗時(shí)，還可能影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。近年來，雖然出現(xiàn)了多種新型檢測方法，如光譜法和電化學(xué)法等，但它們同樣面臨著樣品干擾和操作復(fù)雜等問題。
磁弛豫開關(guān)生物傳感器的嶄露頭角
為了解決上述問題，研究人員開發(fā)了一種新型的磁弛豫開關(guān)（MRS）生物傳感器，該傳感器基于光可裂解水凝膠系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)弧菌的快速檢測。這一創(chuàng)新技術(shù)的核心在于其簡化的操作流程和高靈敏度的檢測能力。
磁弛豫開關(guān)生物傳感器的工作原理
MRS生物傳感器的工作原理主要依賴于低場核磁共振（LF-NMR）信號(hào)。傳感器通過分析水分子中氫原子的松弛狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)病原體的定量檢測。在存在弧菌的情況下，傳感器內(nèi)的信號(hào)單元會(huì)釋放，并在紫外光照射下引發(fā)水凝膠的凝膠-溶液相變。這一相變導(dǎo)致水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起松弛時(shí)間的變化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)弧菌濃度的定量檢測。
圖1 基于光可裂解水凝膠的磁弛豫開關(guān)生物傳感器示意圖。(A)移液器吸頭傳感界面中對(duì)副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，VP）的識(shí)別以及信號(hào)單元的釋放。(B)凝膠-溶膠相變導(dǎo)致低場核磁共振（LF-NMR）信號(hào)變化的原理。
檢測性能的優(yōu)化
在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員對(duì)多種實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，以確保傳感器的靈敏度和檢測限。通過調(diào)整光源的強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間和試劑濃度等參數(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功地將弧菌的檢測限降低至10 CFU/mL，線性范圍達(dá)到102~10? CFU/mL。這一性能指標(biāo)表明，該傳感器在實(shí)際應(yīng)用中具有廣闊的前景。
表1 MRS生物傳感器檢測病原菌的比較
選擇性和穩(wěn)定性
在選擇性測試中，MRS生物傳感器顯示出對(duì)弧菌的優(yōu)越特異性。與其他常見病原體（如李斯特菌、金黃色葡萄球菌等）進(jìn)行混合樣品檢測時(shí)，傳感器能夠準(zhǔn)確識(shí)別弧菌，且未受到其他細(xì)菌的干擾。此外，經(jīng)過一周的重復(fù)檢測，傳感器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）僅為1.8%，顯示出良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
圖2 傳感器的性能。(A)不同VP濃度下的弛豫曲線。(B) ΔT2與VP濃度之間的線性關(guān)系。(C)選擇性（混合物：單核細(xì)胞增生李斯特菌（LM）、金黃色葡萄球菌（SA）、創(chuàng)傷弧菌（VV）、大腸桿菌（EC）、沙門氏菌（SM）和VP，濃度均為1.0×104 CFU/mL）。(D)穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
實(shí)際應(yīng)用前景
研究團(tuán)隊(duì)在海水（S）和牡蠣（O）樣品中進(jìn)行了實(shí)際檢測，結(jié)果表明，該生物傳感器的回收率在97.4%至103.2%之間，表明其在復(fù)雜樣品中的應(yīng)用潛力。這一技術(shù)的成功開發(fā)不僅為食品安全檢測提供了新的解決方案，也為其他病原體的檢測奠定了基礎(chǔ)。
表2 海水和牡蠣樣品中VP的檢測( , n = 5)
結(jié)論：總之，基于光可裂解水凝膠的磁弛豫開關(guān)生物傳感器是一項(xiàng)具有重要意義的創(chuàng)新技術(shù)。它不僅提高了食源性病原體的檢測效率和準(zhǔn)確性，還簡化了實(shí)驗(yàn)操作流程，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進(jìn)步，我們期待這一技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的深入應(yīng)用，為公眾健康保駕護(hù)航。
參考文獻(xiàn)：Chen L, Zhang D, Yang F, et al. Magnetic relaxation switch biosensor for detection of Vibrio parahaemolyticus based on photocleavable hydrogel[J]. Analytica Chimica Acta, 2025, 1336: 343516.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~蔡偉程。
