副溶血性弧菌的快速检测：磁弛豫开关生物传感器的设计与应用
发布时间：2025-05-12 浏览次数：43 分享：
在现代社会，食品安全问题愈发受到重视，尤其是由食源性病原体引起的健康风险。弧菌（Vibrio parahaemolyticus）是一种常见于海鲜中的病原体，能够导致腹痛、恶心、呕吐等症状，严重时甚至可能致命。因此，快速、准确和灵敏地检测这些病原体对于保障公众健康至关重要。
传统检测方法的局限性
传统的食品检测方法，如平板计数法，虽然有效，但往往需要复杂的样品预处理步骤。这些步骤不仅耗时，还可能影响检测结果的准确性。近年来，虽然出现了多种新型检测方法，如光谱法和电化学法等，但它们同样面临着样品干扰和操作复杂等问题。
磁弛豫开关生物传感器的崭露头角
为了解决上述问题，研究人员开发了一种新型的磁弛豫开关（MRS）生物传感器，该传感器基于光可裂解水凝胶系统，旨在实现对弧菌的快速检测。这一创新技术的核心在于其简化的操作流程和高灵敏度的检测能力。
磁弛豫开关生物传感器的工作原理
MRS生物传感器的工作原理主要依赖于低场核磁共振（LF-NMR）信号。传感器通过分析水分子中氢原子的松弛状态来实现对目标病原体的定量检测。在存在弧菌的情况下，传感器内的信号单元会释放，并在紫外光照射下引发水凝胶的凝胶-溶液相变。这一相变导致水分子的运动状态发生变化，从而引起松弛时间的变化，最终实现对弧菌浓度的定量检测。
图1 基于光可裂解水凝胶的磁弛豫开关生物传感器示意图。(A)移液器吸头传感界面中对副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，VP）的识别以及信号单元的释放。(B)凝胶-溶胶相变导致低场核磁共振（LF-NMR）信号变化的原理。
检测性能的优化
在实验过程中，研究人员对多种实验条件进行了优化，以确保传感器的灵敏度和检测限。通过调整光源的强度、反应时间和试剂浓度等参数，研究团队成功地将弧菌的检测限降低至10 CFU/mL，线性范围达到10²~10⁸ CFU/mL。这一性能指标表明，该传感器在实际应用中具有广阔的前景。
表1 MRS生物传感器检测病原菌的比较
选择性和稳定性
在选择性测试中，MRS生物传感器显示出对弧菌的优越特异性。与其他常见病原体（如李斯特菌、金黄色葡萄球菌等）进行混合样品检测时，传感器能够准确识别弧菌，且未受到其他细菌的干扰。此外，经过一周的重复检测，传感器的相对标准偏差（RSD）仅为1.8%，显示出良好的稳定性和重现性。
图2 传感器的性能。(A)不同VP浓度下的弛豫曲线。(B) ΔT2与VP浓度之间的线性关系。(C)选择性（混合物：单核细胞增生李斯特菌（LM）、金黄色葡萄球菌（SA）、创伤弧菌（VV）、大肠杆菌（EC）、沙门氏菌（SM）和VP，浓度均为1.0×104 CFU/mL）。(D)稳定性和重现性。
实际应用前景
研究团队在海水（S）和牡蛎（O）样品中进行了实际检测，结果表明，该生物传感器的回收率在97.4%至103.2%之间，表明其在复杂样品中的应用潜力。这一技术的成功开发不仅为食品安全检测提供了新的解决方案，也为其他病原体的检测奠定了基础。
表2 海水和牡蛎样品中VP的检测( , n = 5)
结论：总之，基于光可裂解水凝胶的磁弛豫开关生物传感器是一项具有重要意义的创新技术。它不仅提高了食源性病原体的检测效率和准确性，还简化了实验操作流程，具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步，我们期待这一技术在食品安全领域的深入应用，为公众健康保驾护航。
参考文献：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.
来源：微生物安全与健康网，作者~蔡伟程。
