基于磁性纳米链的微流控生物传感器，通过手指操作实现快速检测沙门氏菌

《Biosensors and Bioelectronics》：Magnetic nanochains-enhanced finger-actuated microfluidic biosensor for rapid Salmonella detection

　　便携式微流控生物传感器集成磁性链富集、纳米酶催化比色和智能手机读出，实现沙门氏菌30分钟内快速检测，灵敏度达32 CFU/mL，适用于资源有限地区。

　　这项研究提出了一种便携式的微流控生物传感器，用于快速、灵敏地检测沙门氏菌中的泰氏沙门氏菌（*Salmonella Typhimurium*）。作为一种重要的食源性病原体，泰氏沙门氏菌对公众健康和食品安全构成了重大威胁，因此需要开发快速、敏感且适用于现场检测的工具。研究人员将磁链辅助富集、纳米酶催化比色检测以及智能手机读取技术整合到一个手指操作的平台上，从而实现了高效的检测流程。

首先，磁性纳米珠在均匀磁场的作用下自组装成有序的磁性纳米链（Magchains），这些磁性纳米链能够作为高效的捕获探针。由于其固定位置和较大的表面积，Magchains在捕获目标病原体时表现出更高的效率。此外，当液体在这些固定链周围流动时，会产生高频的探针-目标碰撞，从而克服了传统扩散方式带来的限制。这种方式使得目标病原体能够被更有效地捕获，为后续的检测奠定了基础。

其次，Au@Pt纳米酶在检测过程中发挥了重要作用。这种纳米酶具有类似过氧化物酶的催化活性，能够在不依赖复杂仪器的情况下，实现灵敏且稳定的比色检测。比色检测方法的一个显著优势是其视觉读取的特性，使得检测结果能够通过肉眼观察或使用智能手机等便携设备进行分析。相比于传统的酶类检测，纳米酶在常温常压条件下表现出更好的稳定性和可重复性，使得该技术更加适合在资源有限的环境中应用。

最后，该生物传感器通过气动控制实现了富集、洗涤和检测的连续操作，而无需外部泵或复杂的仪器。这种设计使得整个检测过程可以在一个小型的PDMS芯片中完成，极大地简化了操作流程，提高了设备的便携性和实用性。整个检测过程在30分钟内完成，且具有较宽的线性范围（6.3×101–6.3×10? CFU/mL）和较低的检测限（32 CFU/mL），显示出其在复杂食品基质中的高准确性和可重复性。

这项研究的创新点在于将三种关键技术——磁链辅助富集、手指操作的气动控制以及纳米酶比色检测——有机结合。磁链辅助富集技术不仅提高了病原体的捕获效率，还增强了样品的处理能力，使得整个检测过程更加高效。手指操作的气动控制技术则通过简单的手动按压，实现了液体在微通道中的精确控制，使得设备操作更加直观和简便。纳米酶比色检测技术则通过稳定的催化反应，使得检测结果更加可靠，且无需复杂的仪器支持。

该生物传感器的开发对于资源有限地区的食品安全监测具有重要意义。在传统方法中，检测过程往往需要专业的设备和复杂的操作流程，这在实际应用中存在诸多限制。而该平台通过集成多种创新技术，实现了检测过程的简化和便携化，使得在野外或现场条件下进行快速、灵敏的检测成为可能。此外，该技术还具备成本低廉的优势，有助于推动食品安全检测技术的普及和应用。

为了实现这一目标，研究人员设计了一种便携式的微流控芯片，该芯片结合了磁性模块、旋转底座以及气动控制单元。磁性模块的作用是确保Magchains在均匀磁场中保持稳定排列，从而提高其在液体流动中的捕获效率。旋转底座则通过手动操作，驱动芯片中的液体流动，实现各个步骤的顺序执行。气动控制单元则通过内部的气动路由，使得富集、洗涤和检测等步骤能够在同一芯片中完成，无需外部设备的支持。

在实际操作中，用户只需通过手指按压，即可完成整个检测流程。这一设计不仅降低了设备的复杂性，还提高了用户的操作便利性。同时，该技术还具有良好的可重复性和稳定性，使得在不同环境和条件下进行检测时，能够获得一致的结果。此外，该生物传感器的检测时间短，能够在短时间内完成整个过程，这在食品安全监测中尤为重要。

该研究还强调了在实际应用中，尤其是在资源有限的地区，需要一种简单、高效且无需复杂仪器支持的检测方法。传统的检测方法往往需要长时间的培养过程，而该平台通过整合多种技术，实现了快速检测，这在食品供应链中尤为重要。此外，该平台还能够处理复杂的食品基质，确保检测结果的准确性和可靠性。

总的来说，这项研究提出了一种创新的便携式微流控生物传感器，通过磁链辅助富集、手指操作的气动控制以及纳米酶比色检测技术的结合，实现了对泰氏沙门氏菌的快速、灵敏和现场检测。该平台不仅具备成本低廉、操作简便等优点，还能够满足复杂食品基质中的检测需求，为食品安全监测提供了一种新的解决方案。此外，该技术的推广和应用有望在未来的食品安全管理中发挥重要作用，特别是在发展中国家或资源有限的地区。