隨著食品安全問題日益受到關注，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)的檢測方法雖然具備高靈敏度和特異性，但在現(xiàn)場快速檢測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現(xiàn)多種真菌毒素的同時檢測，為食品安全檢測提供了新的思路和技術支持。
1. 真菌毒素的危害及其檢測需求
真菌毒素是由各種真菌產(chǎn)生的次級代謝產(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）是最具代表性的強致癌物。這些毒素不僅會損害肝臟、腎臟功能，還可能導致神經(jīng)毒性、免疫毒性以及致癌風險。因此，國際上對食品中真菌毒素含量有著嚴格的限制，迫切需要高效、便捷的現(xiàn)場檢測手段來確保食品安全。
2. 微流控技術的應用與發(fā)展
近年來，微流控技術因其能將復雜的化學反應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別的液滴作為獨立反應單元，從而實現(xiàn)快速、低成本的大規(guī)模并行檢測。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，限制了其在即時檢驗（POCT）領域的應用。
3. 新型多室微球傳感器的設計原理
針對上述問題，研究團隊開發(fā)了一種基于多室結構的熒光微球傳感器（MCFMs）。每個微球內(nèi)部設計有三個相鄰的功能區(qū)，分別裝載針對不同目標真菌毒素的功能探針。當樣品中含有相應毒素時，探針與其結合并引發(fā)鏈式雜交反應，最終產(chǎn)生綠色熒光信號。此外，微球還包括兩個用于定位和識別的方向指示區(qū)以及一個磁性納米粒子加載區(qū)，確保成像時各功能區(qū)的正確朝向。
4. 實驗驗證與性能評估
為了驗證該系統(tǒng)的有效性，研究人員進行了多項實驗測試。結果顯示，MCFMs對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)出良好的線性關系和特異性。同時，通過對蘋果汁和玉米飲料樣本的加標回收率測定，證明了該方法在實際食品樣品檢測中的可行性。
5. 便攜式成像設備的研發(fā)
為進一步提高檢測效率，研究團隊還研制了一款3D打印的便攜式熒光成像裝置。該設備集成了加熱板、物鏡鏡頭、激發(fā)光源及濾光片等組件，可以在現(xiàn)場完成一系列加熱、孵育和成像步驟。整個操作流程簡單易行，非常適合應急響應和資源受限環(huán)境下的快速篩查工作。
結論：綜上所述，基于微流控工程技術構建的便攜式多毒素檢測系統(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)測方面的巨大潛力。未來，隨著設備小型化程度的不斷提高，這一創(chuàng)新技術有望成為即時檢驗體系的重要組成部分，廣泛應用于食品生產(chǎn)、加工和運輸環(huán)節(jié)，為保障食品安全貢獻力量。
參考文獻：[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。
