食源性病原體嚴(yán)重威脅全球公眾健康，給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān) 。歐盟每年超 9 萬(wàn)例沙門氏菌病病例，美國(guó)每年因食源性病原體導(dǎo)致約 7600 萬(wàn)人患病。并且多種細(xì)菌性病原體常共存，會(huì)產(chǎn)生協(xié)同毒性。目前的檢測(cè)技術(shù)，如傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)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(duì)樣本預(yù)處理、操作人員及儀器要求高，且均難以實(shí)現(xiàn)高通量快速檢測(cè)多種目標(biāo)病原體。
在此背景下，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出全細(xì)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(xì)菌病原體的全細(xì)胞印跡聚合物。光子微球能增強(qiáng)熒光信號(hào)，經(jīng)與目標(biāo)細(xì)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(hào)強(qiáng)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(xiàn) MIP 和 NIP FPMs 與目標(biāo)細(xì)菌病原體的結(jié)合動(dòng)力學(xué)關(guān)系，顯示熒光信號(hào)隨時(shí)間變化情況。
圖 3：反映熒光信號(hào)與目標(biāo)細(xì)菌病原體濃度的關(guān)系，包括校準(zhǔn)曲線、檢測(cè)線性范圍及熒光圖像。
圖 4：評(píng)估所開(kāi)發(fā)方法的選擇性，展示 MIP FPMs 對(duì)不同細(xì)菌病原體的響應(yīng)差異。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該微球微陣列對(duì)多種病原體檢測(cè)表現(xiàn)出色。在檢測(cè)范圍上，沙門氏菌為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(cè)限低，沙門氏菌為 3CFU/mL，志賀氏菌為 20CFU/mL，大腸桿菌 O157:H7 為 1CFU/mL。同時(shí)，該系統(tǒng)選擇性良好，能有效區(qū)分不同種類和屬的細(xì)菌病原體，在實(shí)際樣本（牛奶和自來(lái)水）檢測(cè)中，加標(biāo)回收率在 78%-119% 之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 2%-14%，與經(jīng)典平板培養(yǎng)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(duì)比不同細(xì)菌病原體的檢測(cè)結(jié)果.
這種新型檢測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，無(wú)需復(fù)雜樣本預(yù)處理、富集培養(yǎng)和 DNA 擴(kuò)增，也不需要昂貴設(shè)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(cè)開(kāi)辟了新方向，在食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：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。
