基于纳米颗粒辅助电感耦合等离子体质谱与电化学多模态分析的食源性致病菌快速灵敏检测
?? 英文标题
Rapid and sensitive detection of foodborne pathogens via nanoparticle-assisted ICP-MS and electrochemical multimodal analysis
?? 导读
2025年3月，四川大学生物医学工程学院/国家生物材料工程技术研究中心的第一作者 Yujie Zhou 和 Lei Li，通讯作者 Jieyu Zhang，在国际期刊《Food Chemistry》上发表了题为《Rapid and sensitive detection of foodborne pathogens via nanoparticle-assisted ICP-MS and electrochemical multimodal analysis》的研究论文。
?? 摘要
本研究开发了一种结合磁分离、贵金属纳米颗粒标记、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）与电化学检测的双模态传感技术，可快速、灵敏且特异地同时检测沙门氏菌、副溶血性弧菌和宋氏志贺菌三种食源性致病菌。该方法通过构建三明治结构的DNA复合体，并用磁纳米颗粒和贵金属纳米粒子分别修饰捕获探针和报告探针，实现目标病原DNA的富集与信号放大。贵金属元素的含量通过ICP-MS定量，与目标DNA浓度成正比；同时利用差分脉冲伏安法监测电导率变化，增强检测可靠性。该策略实现了从101到101? copies/mL的广检测范围，最低检测限达1 copy/mL，并成功应用于实际样品检测，展现出优异的食品安全监测潜力。
?? 引言
食源性致病菌每年造成全球数千万例疾病。传统检测方法如平板计数法虽灵敏但耗时长，PCR需昂贵设备且易假阳性。电化学生物传感器虽具灵敏度与低成本优势，但构建电极复杂。近年来，ICP-MS 结合元素标记技术被用于多重病原检测。本研究在此前基础上，将 ICP-MS 与电化学检测联用，并首次实现 Au/Ag/Pt 纳米粒子区分三种病原，实现多重目标的高通量检测。
?? 研究内容
技术设计利用捕获探针连接磁纳米粒子（MNPs）、报告探针连接贵金属纳米粒子（AuNPs、AgNPs、PtNPs），构建三明治结构；三种金属分别对应三种病原基因（invA、TDH、ipaH），磁分离后用 ICP-MS 和电化学双信号检测。探针构建与优化采用高亲和力生物素-链霉亲和素系统实现高密度修饰；优化了探针浓度与反应时间，确保复合物形成稳定性与信号强度。电化学检测性能DPV 响应信号在目标DNA浓度变化下呈线性，检测限为1–3 copies/mL，特异性好；在干扰菌（肺炎链球菌、铜绿假单胞菌等）存在下仍保持高识别率。ICP-MS检测性能三种金属信号（Au、Ag、Pt）在101–1010 copies/mL 范围内呈现优异线性；同时检测三种病原的检出限均为1 copy/mL，重现性良好（RSD<2.7%）。实际样品应用在猪肉、鸡蛋、牛奶、鱼、湖水等样品中添加标准 DNA，回收率93.6–105.2%，RSD小于3.1%；验证了系统在复杂基质中仍具高度准确性与稳定性。
?? 总结与展望
该研究建立了纳米颗粒辅助的ICP-MS与电化学双模态传感平台，首次实现对三种重要致病菌的同时高灵敏检测。该技术兼具快速、特异、低检出限等优点，适用于食品、环境和公共卫生领域的病原监测。未来将朝向设备小型化、高通量自动化与现场检测集成化方向发展。
?? 原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.144076
?? 主题分类
? 安全检测
? 人工智能（数据融合与比值分析）
? 传感器
? 食品化学
? 未来食品
图文赏析
