食源性病原體嚴重威脅全球公眾健康，給經(jīng)濟帶來(lái)沉重負擔 。歐盟每年超 9 萬(wàn)例沙門(mén)氏菌病病例，美國每年因食源性病原體導致約 7600 萬(wàn)人患病。并且多種細菌性病原體常共存，會(huì )產(chǎn)生協(xié)同毒性。目前的檢測技術(shù)，如傳統細胞培養法繁瑣耗時(shí)，光學(xué)、電化學(xué)生物傳感器和免疫分析技術(shù)需特定探針，PCR 和質(zhì)譜技術(shù)則對樣本預處理、操作人員及儀器要求高，且均難以實(shí)現高通量快速檢測多種目標病原體。
在此背景下，研究團隊開(kāi)發(fā)出全細胞分子印跡熒光光子微球微陣列工具。該工具以 3 - 甲?；脚鹚峁δ芑柰楹彤惲蚯杷釤晒馑毓δ芑柰闉閱误w，在三維多孔熒光光子微球表面合成不同細菌病原體的全細胞印跡聚合物。光子微球能增強熒光信號，經(jīng)與目標細菌病原體孵育后，可特異性捕獲病原體，通過(guò)熒光掃描儀讀取微球熒光信號強度，就能得知樣本中病原體濃度。
圖 1：展示 MIP FPMs 的表面特性，包括金相顯微圖像、SEM 圖像、FTIR 光譜和熒光特性。
圖 2：呈現 MIP 和 NIP FPMs 與目標細菌病原體的結合動(dòng)力學(xué)關(guān)系，顯示熒光信號隨時(shí)間變化情況。
圖 3：反映熒光信號與目標細菌病原體濃度的關(guān)系，包括校準曲線(xiàn)、檢測線(xiàn)性范圍及熒光圖像。
圖 4：評估所開(kāi)發(fā)方法的選擇性，展示 MIP FPMs 對不同細菌病原體的響應差異。
實(shí)驗結果顯示，該微球微陣列對多種病原體檢測表現出色。在檢測范圍上，沙門(mén)氏菌為10?10 9 CFU/mL ，志賀氏菌為10 2 ?10 6 CFU/mL ，大腸桿菌 O157:H7 為10?10 7 CFU/mL；檢測限低，沙門(mén)氏菌為 3CFU/mL，志賀氏菌為 20CFU/mL，大腸桿菌 O157:H7 為 1CFU/mL。同時(shí)，該系統選擇性良好，能有效區分不同種類(lèi)和屬的細菌病原體，在實(shí)際樣本（牛奶和自來(lái)水）檢測中，加標回收率在 78%-119% 之間，相對標準偏差為 2%-14%，與經(jīng)典平板培養法基本一致。
圖 5：展示所開(kāi)發(fā)方法在實(shí)際樣品（牛奶和自來(lái)水）中的回收率，對比不同細菌病原體的檢測結果.
這種新型檢測技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，無(wú)需復雜樣本預處理、富集培養和 DNA 擴增，也不需要昂貴設備和特殊探針，操作簡(jiǎn)便、成本效益高且通量高。該技術(shù)為食源性病原體的快速、高效檢測開(kāi)辟了新方向，在食品安全檢測、環(huán)境監測等領(lǐng)域具有廣闊應用前景。
參考文獻：Zhang J, Liu X, Li Z, et al. Whole-Cell Molecularly Imprinted Fluorescent Photonic Microsphere Microarray for High-Throughput Detection of Foodborne Pathogens[J]. Analytical Chemistry, 2025.
來(lái)源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~王鑫。
