李培武院士团队唐晓倩：生物毒素生物传感器的发展的新趋势：原理、应用和前景

  李培武院士团队唐晓倩：生物毒素（真菌毒素、海洋毒素和细菌性食物毒素）生物传感器的发展的新趋势：原理、应用和前景。

  今天介绍一篇于2023年8月发表在Trends in Analytical Chemistry（IF=13.1）上的一篇综述性文章。该综述简要介绍了生物毒素（真菌毒素、海洋毒素和细菌性食物毒素）的流行、毒理学特征和分类。同时，总结了近年来针对生物毒素的高灵敏度生物传感器的重要技术进展并介绍了这一些方法不同的传感模式。最后，基于生物传感器面临的各种挑战，为改进食品安全技术提供了重要见解。

  中国农科院油料所唐晓倩副研究员为第一作者，硕士研究生左家思为共同一作。中国农科院李培武院士和张奇研究员以及浙江大学平建峰教授为通讯作者。

  生物毒素，特别是真菌毒素、海洋毒素和细菌性食物毒素，已成为食品、饲料、海鲜和医学领域的主要威胁。它们对人类具有潜在的致癌、致畸和致突变作用，偶尔会导致高死亡率和高发病率。其中一个明显的问题与快餐的使用慢慢的变多以及对预制食品的需求有关，而没有适当认识到相关毒素。因此，开发更好的生物毒素监测方法具备极其重大意义。近年来，生物传感器因其检验测试过程简单快速、样品体积小、成本低等优点而得到慢慢的变多的应用。本研究旨在总结近年来生物传感器在生物毒素检测中的应用，特别是其在光学、电化学、压电和光热方面的应用。此外，不同的检验测试平台被集成为生物毒素的多模式组合生物传感器，以满足高精度技术的要求。这项研究考察了生物传感器面临的主要挑战，并为改进食品安全技术提供了新的见解。

  1.总结了生物毒素的流行、病理学和分类。2.介绍了生物传感器在光学、电化学和光热等方面的生物毒素检测的应用。3.针对生物传感器所面临的挑战，对食品安全技术的改进提供了新见解。

  (B)智能手机-ICA检测ZEN的原理图。(C)基于智能手机与PCFNs-FICA集成的AFB1检测的读取系统方案和图像。(D)水分散铅笔合成原理图

  图3.（A） 基于表面等离子体偶联CL（SPCC）策略的三种真菌毒素多重免疫测定的示意图。SPCC免疫传感器阵列包含3*12个传感位点，主要分两步可同时检测36个样本。（B） 用于MC-RR检测的CL适体传感器示意图。（C） 用于谷物OTA检测的BPE-ECL生物传感器的示意图。（D） 用于OTA检测的基于CdSe/CdS量子点的ECL适体传感器的制备。

  图5.（A） DON适体传感器的制作的完整过程示意图和PtPd NPs/PEI-rGO制备步骤的简化图。（B） 基于适体的传感器和QCM检测系统的检测原理。（C） 多信号读出系统的构建过程。（D） 掺入Ru（bpy）32þ（SAQDsRu）的金黄色葡萄球菌生物合成量子点的制备工艺示意图和SAQDsRu双模ICA的检测原理。

  考虑到生物毒素对人体健康和食品安全的有害影响，迫切地需要研究探索生物毒素生物传感器的开发。在本研究中，我们简要介绍了生物毒素的流行、毒理学特征和分类。此外，我们总结了用于生物毒素的高灵敏度生物传感器的最新重要技术发展，并强调了它们与常见传感器类别相关的传感模式，如荧光、比色、化学发光、ECL、SERS、SPR、LSPR、电化学和PZ传感器。尽管目前可用的生物传感器在生物毒素分析方面有着广阔的前景，但仍有一些挑战有待解决。因此，今后的研究应侧重于以下问题。

  （2） 应使用公差特异性识别材料来单组分特异性检测，或应使用公差通用识别材料检验测试一类物质，以克服食品样品基质的影响。应提高生物材料和靶标的识别效率，包括界面材料的生物相容性、生物材料的改性等。

  随着检测技术、便携设备和大数据的发展，智能生物传感器可能会继续在生物毒素检测中发挥关键作用，以满足市场应用和政府监管的需求。