納米生物傳感器在食源性致病菌檢測中的應用研究進展

張紅梅，高 雪，劉 璐，賈 穆，勵建榮

（渤海大學食品科學與工程學院，遼寧省食品安全重點實驗室，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

食源性致病菌是指受其污染的食品會引發人體疾病的一類微生物，主要包括鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhimurium）、空腸彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）、大腸桿菌O157:H7（Escherichia coliO157:H7）、單核細胞增生李斯特菌（Listeria monocytogens）、肉毒芽孢桿菌（Clostridium botulinum）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、志賀氏菌（Shigella）、創傷弧菌（Vibrio vulnificus）、霍亂弧菌（Vibrio cholera）、副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、小腸結腸炎耶爾森菌（Yersinia enterocolitica）等[1]。食源性致病菌在環境中存活率高且傳播速度快，引發的食源性疾病嚴重危害到人體健康，并一定程度上阻礙國民經濟的發展，據世界衛生組織的報告顯示，全世界每年約6億 人（1/10左右）患上食源性疾病，420000 人死于食源性疾病，其中40%是5 歲以下兒童[2]。此外，據美國疾病預防與控制中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）報道結果顯示，美國每年約4800萬 人（1/6左右）感染食源性疾病，128000 人因其住院，3000 人因其死亡[3-4]。因此，在早期階段更快更靈敏地檢測食源性致病菌以防患食源性疾病是亟待解決的問題。

傳統的食源性致病菌檢測方法包括標準平板計數法和逐漸優化的方法如聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）法、酶聯免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）法、利用噬菌體的方法、環介導等溫擴增（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）等[5-8]。但是上述方法不能滿足公眾對食品安全和健康的更高需求，為此，越來越多研究者致力于更精準、更高效的檢驗方法的發展，如基于納米材料的生物傳感器檢測方法[9-10]。

基于納米材料的生物傳感器檢測方法通過將納米材料引入生物傳感器，完成對致病菌的靈敏快速測定。其中，生物傳感器是應用物理化學檢測設備測定各種生物成分的一種生物儀器[11]，納米材料具有尺寸小、表體比大、可表面活化、良好的信號傳導和電導率等優勢，可被高密度識別分子修飾，既可作為識別元素，也可作為信號元素，使生物傳感器的檢測性能有效提升[12-15]。相比傳統方法，基于納米生物傳感器的檢測方法具有靈敏省時、實時檢測、操作要求低、材料消耗少和檢測限（limit of detection，LOD）較低等優勢[16]。

1 傳統的食源性致病菌檢測方法

為有效預防食源性致病菌的污染，大量檢測食源性致病菌的方法被研究，包括被認為是國際黃金方法的標準平板法和逐漸改進的快速檢測法[17]。

標準平板法是檢測食源性致病菌的國際標準方法，具有較高的精確度和較強的靈敏性，但需要大量的實驗設備和培養基，易受到非檢測菌的污染，所需時間長[17]。相比之下，PCR方法所需的檢測時間縮短，靈敏度提升，涵蓋簡單PCR、多重PCR、實時PCR和最新的數字PCR[18-20]，但要求高、成本高且操作繁瑣[21-22]。ELISA具有極高的特異性和靈敏度，但抗原抗體的連接和酶的催化易受環境干擾[23]。利用噬菌體的方法具有極強的選擇性，但同時受到很多條件的限制[24-25]。LAMP可使目標DNA擴增，靈敏度提高，但會出現假陽性[26]，Garg等指出最新的LAMP結合使用傳感器的方法可顯著提高檢測靈敏度[27]。

綜上，傳統的檢測方法無法滿足簡易準確、省時靈敏且低消耗的需求，尤其是在資源有限的地區難以實施[28-31]。而基于納米生物傳感器檢測食源性致病菌的方法很好地迎合了這些需求，深受眾多研究者的關注[32]。

2 基于納米生物傳感器的食源性致病菌檢測方法

近十幾年，生物傳感器迅速發展，LOD越來越低，檢測時長從天到小時乃至分鐘，成為了優化食源性致病菌檢測方法的研究熱點之一。此外，新型納米材料具有優異的物理化學和光學性質及較大的表面積，可增強納米生物傳感器的檢測性能[33-34]，因此，基于納米材料生物傳感器的方法具有取代傳統方法的潛能[32,35-41]。與此同時，納米生物傳感多模式的結果輸出包括電化學[42-43]、表面增強拉曼散射（surface enhanced Raman scattering，SERS）[44-45]、比色和熒光[46]等，此方法可以放大信號，提高靈敏度。為此本文對納米生物傳感器的單模式、雙模式及多模式檢測方法的原理及其應用優勢展開綜合比較（圖1、表1），為優化食源性致病菌檢測技術奠定理論基礎。

表1 用于檢測食源性致病菌的納米生物傳感器的比較Table 1 Comparison of nano-biosensors for the detection of foodborne pathogenic bacteria

圖1 納米生物傳感器在食源性致病菌檢測中的應用總結Fig.1 Summary of the application of nano-biosensors for the detection of foodborne pathogenic bacteria

2.1 單模式

基于納米生物傳感器的單模式檢測是檢測信號以比色、熒光、SERS、電化學等單模式輸出的方法。比色檢測簡單、快速、成本低；熒光檢測具有較高靈敏度；SERS檢測快速且靈敏度高；電化學檢測快速便捷，適于現場檢測。每一種檢測方法各具優勢，在食源性致病菌的定性定量測定中應用廣泛。

2.1.1 比色檢測

比色檢測中傳感器的顏色隨目標致病菌的濃度改變而改變，是一種簡單、可視化的方法，包括直接比色和催化比色。直接比色即由納米材料的分散和聚集、形狀和大小變化引起顏色變化，可直接通過肉眼觀察。如圖2A所示，加入目標菌后，金納米顆粒（gold nanoparticles，AuNPs）發生聚集或金納米棒（gold nanorods，AuNRs）經蝕刻后大小發生變化，導致顏色變化[46]。催化比色即利用納米酶的氧化性或過氧化性等催化無色底物，如圖2B所示，二氧化錳納米片（manganese dioxide nanosheets，MnO2NSs）催化無色的3,3’,5,5’-四甲基聯苯胺（3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine，TMB）和鄰苯二胺（o-phenylenediamine，OPD）生成相應的顯色氧化產物，顏色變化與目標菌的濃度相關[47]。比色檢測方法簡易快速且成本低，但受一些外在條件的干擾，目標物需純化處理。

圖2 比色檢測原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of the principle of colorimetric detection

Sun Ruimeng 等[46]利用凍融后的萬古霉素（vancomycin，Van）能夠防止AuNPs聚集的原理比色檢測S.aureus，加入S.aureus后，Fe3O4磁性捕獲S.aureus和Van形成夾心復合物，磁吸分離后，上清液中存在未連接的Van，再轉移到AuNPs溶液中，凍融后Van能夠防止AuNPs聚集，因而S.aureus的濃度越大，上清液中的Van越少，凍融后AuNPs聚集越多，紅色逐漸變為藍紫色，與濃度范圍為10～104CFU/mL的S.aureus線性相關，測定LOD低至0.2 CFU/mL。Man Yan等[48]報道了一種利用硫代聚苯乙烯微球（thiolated polystyrene microspheres，SH-PSs）聚合AuNPs的微流控比色生物傳感器，適配體（aptamer，Apt）修飾的SH-PSs被用作檢測探針，與其表面的AuNPs結合，S.typhimurium的加入使AuNPs聚集，發生可視的顏色變化，實現比色檢測S.typhimurium，LOD為60 CFU/mL，在新鮮蔬菜沙拉樣中檢測S.typhimurium的加標回收率為91.68%～113.76%。Feng Junli團隊[49]將Shigella flexneri的Apt固定在AuNPs表面，加入S.flexneri后，Apt優先與S.flexneri相連，進而從AuNPs表面解離出來，導致AuNPs聚集，發生顏色變化及紫外吸收值變化，實現直接比色檢測，且整個檢測過程在20 min以內，檢測靈敏、操作簡單、節省時間。

鑒于食品復雜的基質，通常兩種及以上食源性致病菌共存于食品基質中，因此，食源性致病菌的同時檢測極具科學意義。Zhang Huiwen等[47]制備了一種同時檢測4 種食源性致病菌的比色納米生物傳感器，利用Apt連接在MnO2和Fe3O4的復合物上，催化氧化TMB，誘導AuNRs的大小改變，進而引起對應顏色的變化，可同時檢測線性濃度范圍為10～106CFU/mL的S.aureus、L.monocytogenes、E.coliO157:H7和V.parahaemolyticus，且對4 種食源性致病菌的LOD分別為1.3、1.2、1.3 CFU/mL和1.4 CFU/mL。

2.1.2 熒光檢測

熒光檢測利用與目標物特異性反應的體外或體內熒光標識物的方法，使不同目標信號輸出為對應熒光信號，實現對目標物的檢測。在利用納米生物傳感器的熒光檢測技術中，熒光納米材料利用外部能量將檢測信號轉化為與目標菌濃度相關的熒光強度，可分為上轉化熒光材料和下轉化熒光材料。上轉化熒光材料包括上轉化納米粒子（upconversion nanoparticles，UCNPs）和碳點（carbon dots，CDs），具有上轉換熒光特性、高熒光穩定性、最低的自身熒光背景干擾和生物相容性等獨特的優勢；下轉化熒光材料包括傳統的熒光染料和量子點，具有下轉換光致發光特性、光譜重疊和背景干擾等不足[50-51]。

熒光檢測的原理包括熒光增強、熒光猝滅和熒光猝滅再恢復。熒光增強中常用到聚集誘導發射（aggregation-induced emission，AIE），即通過熒光材料與對應檢測菌的相互作用，納米粒子產生聚集，誘導光發射，導致熒光增強[52]（圖3A）。熒光猝滅包括靜態猝滅和動態猝滅，靜態猝滅如內濾效應（inner filter effect，IFE）[53-54]，主要是熒光材料（供體）與猝滅劑（受體）之間形成不發光的基態配合物，導致熒光猝滅或者熒光強度降低；動態猝滅過程為熒光材料的激發態分子通過與猝滅劑分子的碰撞作用，以能量轉移或電荷轉移的形式從激發態回到基態，如熒光共振能量轉移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）[51,55]，供體的能量轉移給受體導致供體的熒光猝滅（圖3B）。熒光猝滅再恢復應用更為廣泛，檢測靈敏度更高[51,56]（圖3C）。

圖3 熒光檢測原理示意圖Fig.3 Schematic diagram of the principle of fluorescence detection

Pebdeni等[52]制備了Van和Apt雙識別分子修飾的銅納米簇（copper nanoclusters，CuNCs）檢測S.aureus，S.aureus富集使CuNCs聚集發生AIE作用，增強熒光，此方法無需磁性分離，并且CuNCs的制備和修飾比其他金屬納米簇更容易，成本更低。此外，一些研究也介紹到了熒光猝滅的原理，Jenie等[57]利用基于天然非晶體硅合成的硅納米顆粒（silica nanoparticles，SNP），經羅丹明B（rhodamine B，RB）的修飾后檢測E.coli，加入的E.coli與RB-SNP之間發生靜電相互作用導致熒光猝滅，相比單獨使用RB，RB-SNP可顯著提高熒光猝滅率，檢測在15 min內就能完成，檢測E.coli的線性濃度范圍為10～105CFU/mL，LOD低至8 CFU/mL，進一步說明納米材料能有效提高檢測靈敏度。基于熒光猝滅再恢復原理的檢測設備靈敏度高于基于熒光增強和熒光猝滅的設備。Wang Pingyue等[50]將二硫化鎢納米片（tungsten disulfide nanosheets，WS2NSs）和Apt通過范德華力相連，進而使UCNPs-Apt和WS2NSs相連發生FRET，體系熒光猝滅，加入E.coli后，E.coli優先與Apt相連導致UCNPs-Apt從WS2NSs表面釋放，體系熒光恢復。Hiremath等[51]利用靜電作用使CDs和MnO2NSs形成共軛體系發生FRET，使CDs的熒光猝滅，加入E.coli后，發生酶聯氧化還原反應消耗MnO2NSs，使熒光恢復，以“OFF-ON”熒光模式實現E.coli的測定，線性范圍為102～109CFU/mL，LOD為50 CFU/mL。磁性捕獲可很好地提高檢測性能，崔方超[56]利用Apt修飾Fe3O4、Apt的互補DNA鏈（complementary DNA，cDNA）修飾CDs，Fe3O4-Apt和CDs-cDNA通過堿基互補配對相連，產生FRET，猝滅CDs的熒光，加入的S.aureus優先與Fe3O4-Apt連接，進而釋放CDs-cDNA，并使其熒光恢復，以“ON-OFF-ON”的熒光模式檢測S.aureus，LOD低至8 CFU/mL。

2.1.3 SERS檢測

SERS是一種基于電磁和化學增強以放大拉曼信號的方法，具有識別能力強、響應速度快、靈敏度高的優勢，在食源性致病菌的檢測中被應用廣泛。SERS信號與SERS活性底物和“熱點”有關，越來越多結構復雜且性能優異的多組分納米材料用于SERS檢測，因為納米結構的局部表面等離子體電磁增強可作為增強SERS信號的“熱點”。此外，SERS強度可以通過改變納米材料的組成成分、表面形態和顆粒尺寸進行調節[58-59]。

SERS檢測廣泛用于食源性致病菌的同時檢測中，如圖4A所示，Li Yuzhi等[60]制備了裂縫八面體和小突起兩種形狀的新型SERS標簽，同時檢測E.coliO157:H7和S.typhimurium，裂縫八面體狀的SERS標簽由E.coliO157:H7 Apt固定的5,5’-二硫代-雙-(2-硝基苯甲酸)（5,5’-dithio-bis-(2-nitrobenzoic acid)，DTNB）組成，小突起狀SERS標簽由S.typhimuriumApt固定的2-巰基苯甲酸（thiosalicylic acid，MBA）組成，兩個SERS標簽吸附在AuNRs表面，創造了更多的熱點增強拉曼信號，在加入E.coliO157:H7和S.typhimurium后，兩個SERS標簽與對應E.coliO157:H7和S.typhimurium的抗體修飾的MNPs形成夾心復合物，實現了同時檢測，兩種菌的線性濃度范圍為10～106CFU/mL，LOD低于8 CFU/mL。此外，Duan Nuo等[61]構建了基于Au-Ag核殼結構納米粒子的SERS納米傳感器檢測S.typhimurium。如圖4B所示，將S.typhimurium的Apt1修飾在Au-Ag核殼結構納米粒子表面作為捕獲探針和SERS“熱點”，Apt2修飾在羅丹明X（X-rhodamine，ROX）上作為SERS信號元素，加入S.typhimurium后，由于S.typhimurium與Apt1和Apt2的高度親和力，形成了Au-Ag-Apt1-S.typhimurium-Apt2-ROX夾心復合物，夾心復合物濃度隨著S.typhimurium濃度的增大而增大，相應地，SERS強度增大，由此實現超靈敏檢測，線性濃度范圍為1.5×10～1.5×106CFU/mL，LOD為15 CFU/mL。

圖4 SERS檢測原理示意圖Fig.4 Schematic diagram of the principle of SERS detection

2.1.4 電化學測定

電化學測定是指利用目標物的物理化學性質導致對應電參數發生變化，將目標信號轉化為電化學信號，實現定性和定量檢測的方法。電化學納米傳感器因其快速靈敏、便攜快捷及可現場檢測等優勢在檢測食源性致病菌方面深受青睞[62-63]，其中安培測定和伏安測定的原理是檢測物使電極表面發生氧化還原反應，從而產生信號，其中，伏安測定包括差分脈沖伏安（differential pulse voltammetry，DPV）和循環伏安（cyclic voltammetry，CV）等[64]（圖5）。

圖5 電化學檢測原理示意圖Fig.5 Schematic diagram of the principle of electrochemical detection

Appaturi及其團隊[64]研發出一種基于還原氧化石墨烯-碳納米管（reduced graphite oxide-carbon nanotubes，rGO-CNT）復合材料的生物傳感器無標記檢測Salmonella。其中rGO-CNT具有良好的氧化還原性、電導率和電子轉移性，加入Salmonella后，細胞膜上的負電荷阻礙電子轉移到電極表面，從而經菌體細胞內部轉移到電解質，電流密度隨著Salmonella濃度的增加而增加，實現了通過DPV檢測Salmonella，在最優的實驗條件下，該傳感器與濃度為10～108CFU/mL的Salmonella線性相關，LOD為10 CFU/mL，檢測可在10 min內完成。Dong Xiuxiu等[65]利用AuNPs和硫化鎘量子點（CdS quantum dots，CdS QDs）修飾ZnO NPs，構建了一個高性能的PEC電極檢測E.coli，Au NPs通過局域表面等離子體共振效應促進光的吸收，進而促進光誘導電荷的分離和輸運，ZnO NPs和CdS QDs吸收光子并產生電子-空穴對，高能電子通過Au NPs從CdS QDs轉移到ZnO NPs中，因而CdS QDs-AuNPs-ZnO結構的協同效應可顯著提高光電子流響應，但CdS QDs-AuNPs-ZnO NPs經E.coli的Apt修飾后，會阻礙其電子的轉移，導致光電流強度減弱，進而光電流強度隨著E.coli的濃度增加而降低，實現了通過PEC檢測E.coli，線性濃度范圍為10～107CFU/mL，LOD為1.125 CFU/mL。此外，Jiang Hai等[66]開發了一種基于MoS2NSs的電化學Apt傳感器檢測海產品中的V.parahaemolyticus，MoS2NSs能有效提高電極的電導率，增加氧化還原反應的峰值電流，檢測耗時少且靈敏度高，動態檢測范圍為10～106CFU/mL，LOD為5.74 CFU/mL。

2.2 雙模式

基于納米生物傳感器的雙模式檢測是檢測信號以比色、熒光、電化學、SERS等其中兩種信號輸出的方法，包括熒光和紫外雙模式、SERS和紫外雙模式、熒光和電化學雙模式等（圖6A），其中熒光和紫外雙模式應用較為廣泛（圖6B），相比單模式檢測，雙模式檢測能避免假陽性，增強可信度。

圖6 雙模式檢測原理示意圖Fig.6 Schematic diagram of the principle of dual-mode detection

Ouyang Qin 團隊[67]設計了一種納米探針檢測S.aureus（圖6B），Apt-MNPs作為捕獲信號探針，辣根過氧化物酶（horseradish peroxidase，HRP）和cDNA修飾的上轉化納米粒子（HRP-UCNPs-cDNA）作為比色信號探針，Apt-MNPs與HRP-UCNPs-cDNA雜交發生FRET使UCNPs的熒光猝滅，當S.aureus存在時，HRPUCNPs-cDNA從HRP-UCNPs-cDNA-Apt-MNPs復合物中解離，導致UCNPs的熒光恢復，同時利用HRP氧化TMB實現催化比色，實現了比色熒光雙模式檢測，與5.6×10～5.6×106CFU/mL的S.aureus具有良好的線性關系，紫外的LOD為22 CFU/mL，熒光的LOD低至20 CFU/mL。

Wu Zhengzong[68]利用Pt修飾的金納米棒（AuNRs-Pt）是具有過氧化性的熒光猝滅劑的原理設計了一種熒光和比色雙模式傳感器測定V.parahaemolyticus。基于AuNR-Pt-Apt和UNPs-cDNA雜交體系發生IFE使UNPscDNA的熒光猝滅，加入V.parahaemolyticus反應并離心后，上清液中UNPs-cDNA從雜交復合物中部分解離，阻斷IFE使熒光恢復，同時，沉淀中加入TMB后，AuNR-Pt-Apt能催化TMB生成oxTMB，傳感器發生顏色變化，恢復的熒光強度和催化的紫外光光譜強度都隨著V.parahaemolyticus的濃度增大而增強。同時，熒光檢測與濃度范圍為5×10～107CFU/mL的V.parahaemolyticus具有良好的線性關系，LOD低至10 CFU/mL，比色檢測與濃度范圍為102～106CFU/mL的V.parahaemolyticus線性相關，LOD為75 CFU/mL。此外，Wei Wenting等[69]利用基于鉑離子摻雜的釕金屬有機結構（Pb2+-Ru-MOF-Apt）產生電化學發光和DPV兩種電化學信號雙模式檢測V.parahaemolyticus，重要的是電子可以很容易地在電極和信號元素之間交換，而不受V.parahaemolyticus的阻礙，LOD為1.7 CFU/mL，此種雙模式檢測提高了檢測的準確性和可靠性。

Dou Leina及團隊[70]成功合成了新的免疫探針檢測E.coliO157:H7，利用Fe3O4、聚多巴胺（polydopamine，PDA）及Pt組成的納米酶介導了一種無標記和雙模式的測流免疫分析。同時，Fe3O4可實現快速磁性捕獲和分離，PDA可很快吸附在E.coliO157:H7表面實現直接比色檢測，Pt納米酶的催化性實現了催化比色檢測，直接比色和催化比色的LOD分別低至102 CFU/mL和10 CFU/mL。此外，王成男[71]基于食源性致病菌的銅離子耐受機制制備了銅離子傳感器檢測E.coli。銅離子能夠催化氧化無色無熒光的OPD為黃色且有熒光發射的OPD氧化產物，加入E.coli后，E.coli后與銅離子相互作用影響其催化性能，進而實現紫外熒光雙模式檢測E.coli，具有較優的靈敏度和較強的抗干擾性，紫外和熒光檢測的LOD分別為100 CFU/mL和44 CFU/mL，皆與濃度范圍為102～106CFU/mL的E.coli具有良好的線性關系。

2.3 多模式

基于納米生物傳感器的多模式檢測是檢測信號以比色、熒光、電化學、SERS等其中3 種及以上模式輸出的方法（圖7）。同時，也有很多研究報道了多模式檢測包括同一模式中不同信號輸出，如比色檢測中的直接比色和催化比色，熒光檢測中的單種熒光和比率熒光，電化學檢測中的不同電參數等[72-73]。相比單模式及雙模式，多模式檢測進一步增強了結果的準確性和可信度，并且多模式能滿足不同檢測條件的需求，特別是在資源有限的環境下。

圖7 多模式檢測示意圖Fig.7 Schematic diagram of multi-mode detection

Wang Xiu等[74]提出了一種快速檢測E.coli的多模式方法，是一種基于比色-熒光-原子熒光光譜-電感耦合等離子體質譜的多模式分析。其中，用β-糖苷酶作為E.coli的指標，4-氨基苯酚β-D-半乳糖糖苷可以被β-糖苷酶分解得到對氨基苯酚，進一步使Ag+形成AgNPs，Ag+導致Cd2+從碲化鎘量子點（CdTe）中解離并經結合濾膜選擇性濾過后，可以測定其原子熒光光譜和電感耦合等離子體質譜，另外，AgNPs促進CdTe量子點的可視化顏色變化和熒光檢測。加入E.coli后，通過E.coli和β-糖苷酶之間的相互作用影響比色-熒光-原子熒光光譜-電感耦合等離子體質譜的結果，實現多模式檢測E.coli，LOD為25 CFU/mL，在實際樣中具較高的可行性。

Lu Lixia及團隊[72]開發了一種基于MoS2-Au納米材料的多模式免疫傳感器檢測S.typhimurium。S.typhimurium能夠增強免疫MoS2-Au的本身顏色變化、催化活性和光熱效應，隨著S.typhimurium濃度的增大，免疫MoS2-Au的顏色變亮，催化TMB的顏色增強，反應的光色效應增強，進而實現基于直接比色、催化比色和光熱分析的多模式檢測，3 種檢測的LOD分別測定為103、102CFU/mL和102CFU/mL。通過催化比色和光熱分析獲得的檢測靈敏度比直接視覺檢測的高約一個數量級。包括樣品前處理在內，該模式的檢測時長不超過25 min，進一步證實多模式檢測方法耗時少、可靠和準確。

類似的，Zhang Lu及團隊[73]開發了一種基于普魯士藍（Prussian blue，PB）和AuNPs復合物的多模式方法檢測S.typhimurium。通過加入S.typhimurium形成免疫夾心復合物，使免疫PB-AuNPs的固有藍色發生變化，從而實現直接比色檢測，通過溫度升高可以實現光熱檢測，催化對應底物實現催化比色。在最優條件下，直接比色的LOD為102CFU/mL，光熱反應和催化比色具有更低的LOD，低至10 CFU/mL，進一步凸顯多模式檢測在可靠性、特異性、可重復性和抗干擾性方面具有明顯的提升。

3 結語

食源性致病菌污染的防患仍然需要許多準確快捷的方法實現早期檢測，相比傳統方法，基于納米生物傳感器的方法是一個良好的轉變，尤其是在檢測性能、操作過程及材料節省等方面。比色檢測可以直接可視化，熒光檢測更加靈敏、SERS檢測快速，電化學檢測響應快。檢測方法通過便攜光學設備、測流免疫試紙條、微流控芯片等技術結合智能手機的使用可以實現實時現場檢測。綜合比較之下，多模式優于雙模式，雙模式優于單模式，尤其是在結果的可信度和檢測條件方面。同時，一個優異的檢測食源性致病菌的納米生物傳感器應具有如下優勢：靈敏度高、選擇性強、抗干擾性、簡易便攜、可重復利用、可實時檢測、低成本、較短反應時間和較低試劑用量（痕量檢測）。

然而，食源性致病菌引發的食源性疾病仍是一個重大食品安全問題，對其檢測方法在檢測性能和制備過程方面的要求越來越高，為此，對納米生物傳感器在食源性致病菌檢測中的應用提出如下展望：1）對樣品進行快速有效的前處理，目前大多生物傳感器都是基于菌體的純培養，而實際樣中的菌體濃縮與分離效果直接影響到檢測靈敏度，因此，發展更為快速有效的前處理技術以提高靈敏度將成為亟待突破的難點；2）制備多功能的納米材料復合體系，提高多模式檢測的靈敏度，減少條件的限制，同時制備具有較窄的發光特性的納米材料，避免不同信號之間的相互影響；3）優化納米生物傳感器中的識別元素，避免識別元素與非靶標檢測菌的非特異結合；4）發展實時在線檢測，發展各種信號便攜設備實現實時檢測，同時，結合編程軟件對各種信號進行智能算法，通過無線通信傳輸，實現在線檢測。