隨著食品安全問題日益受到關(guān)注，食品中的真菌毒素污染已成為威脅公眾健康的重要隱患。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法雖然具備高靈敏度和特異性，但在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方面仍存在諸多局限。本文將介紹一種新型的微流控工程便攜式微球傳感器，它能夠在單顆粒水平上實(shí)現(xiàn)多種真菌毒素的同時(shí)檢測(cè)，為食品安全檢測(cè)提供了新的思路和技術(shù)支持。
1. 真菌毒素的危害及其檢測(cè)需求
真菌毒素是由各種真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，廣泛存在于食品和水環(huán)境中。其中，展青霉素（Patulin）、黃曲霉毒素B1（Aflatoxin B1）和赭曲霉毒素A（Ochratoxin A）是最具代表性的強(qiáng)致癌物。這些毒素不僅會(huì)損害肝臟、腎臟功能，還可能導(dǎo)致神經(jīng)毒性、免疫毒性以及致癌風(fēng)險(xiǎn)。因此，國(guó)際上對(duì)食品中真菌毒素含量有著嚴(yán)格的限制，迫切需要高效、便捷的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段來確保食品安全。
2. 微流控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
近年來，微流控技術(shù)因其能將復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程微型化而備受青睞。通過微流控芯片，可以將水凝膠溶液分割成微米級(jí)別的液滴作為獨(dú)立反應(yīng)單元，從而實(shí)現(xiàn)快速、低成本的大規(guī)模并行檢測(cè)。然而，現(xiàn)有的微流控傳感器仍面臨一些挑戰(zhàn)，如生物相容性差、解碼依賴精密儀器等問題，限制了其在即時(shí)檢驗(yàn)（POCT）領(lǐng)域的應(yīng)用。
3. 新型多室微球傳感器的設(shè)計(jì)原理
針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于多室結(jié)構(gòu)的熒光微球傳感器（MCFMs）。每個(gè)微球內(nèi)部設(shè)計(jì)有三個(gè)相鄰的功能區(qū)，分別裝載針對(duì)不同目標(biāo)真菌毒素的功能探針。當(dāng)樣品中含有相應(yīng)毒素時(shí)，探針與其結(jié)合并引發(fā)鏈?zhǔn)诫s交反應(yīng)，最終產(chǎn)生綠色熒光信號(hào)。此外，微球還包括兩個(gè)用于定位和識(shí)別的方向指示區(qū)以及一個(gè)磁性納米粒子加載區(qū)，確保成像時(shí)各功能區(qū)的正確朝向。
4. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與性能評(píng)估
為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性，研究人員進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果顯示，MCFMs對(duì)于三種常見真菌毒素（PAT、AFB1、OTA）的最低檢出限分別為0.033 ng/mL、0.053 ng/mL 和 0.10 ng/mL，表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系和特異性。同時(shí)，通過對(duì)蘋果汁和玉米飲料樣本的加標(biāo)回收率測(cè)定，證明了該方法在實(shí)際食品樣品檢測(cè)中的可行性。
5. 便攜式成像設(shè)備的研發(fā)
為進(jìn)一步提高檢測(cè)效率，研究團(tuán)隊(duì)還研制了一款3D打印的便攜式熒光成像裝置。該設(shè)備集成了加熱板、物鏡鏡頭、激發(fā)光源及濾光片等組件，可以在現(xiàn)場(chǎng)完成一系列加熱、孵育和成像步驟。整個(gè)操作流程簡(jiǎn)單易行，非常適合應(yīng)急響應(yīng)和資源受限環(huán)境下的快速篩查工作。
結(jié)論：綜上所述，基于微流控工程技術(shù)構(gòu)建的便攜式多毒素檢測(cè)系統(tǒng)不僅克服了傳統(tǒng)方法的不足，而且展示了在食品安全監(jiān)測(cè)方面的巨大潛力。未來，隨著設(shè)備小型化程度的不斷提高，這一創(chuàng)新技術(shù)有望成為即時(shí)檢驗(yàn)體系的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸環(huán)節(jié)，為保障食品安全貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn)：[1] Wang X, Xing G, Wu Z, et al. Microfluidic-engineered portable microsphere sensors for multi-mycotoxins detection[J]. Chemical Engineering Journal, 2025, 506: 159834.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~曹璐璐。
