工程院食品安全院士团队

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在食品安全的世界里，有一种“超级英雄”正在悄然崛起——它们就是彩色纳米颗粒。听起来像是科幻小说里的玩意儿，但其实这些微小的颗粒正在帮助科学家们更快速、更准确地检测食品中的有害物质。今天，就让我们一起走进这些彩色纳米颗粒的奇妙世界，看看它们是如何守护我们的餐桌安全的。

从“看不见”到“看得见”的魔法

想象一下，你正在超市里挑选谷物，突然想知道这些谷物里有没有霉菌毒素——一种可能致癌的有害物质。传统的方法可能需要复杂的实验室检测，耗时又费力。但现在，科学家们已经开发出了一种基于彩色纳米颗粒的快速检测方法。这项开创性的研究由华东师范大学生命科学学院的张强教授团队完成。他们不仅成功设计了这些彩色纳米颗粒，还通过一系列实验验证了其在食品安全检测中的高效性和准确性。使得这些纳米颗粒就像一个个小小的“侦探”，能够快速识别并标记出霉菌毒素的存在。只需要将颗粒滴在试纸上，几分钟内，试纸就会根据毒素的浓度显示出不同的颜色。这种技术不仅快速，而且准确，甚至比传统的金纳米颗粒检测方法更灵敏。

彩色纳米颗粒的“超能力”

这些彩色纳米颗粒的“超能力”来源于它们独特的结构和化学性质。它们由纤维素纳米颗粒（CNPs）制成，表面涂有一层聚多巴胺（PDA），并装载了各种染料分子。这种设计不仅让纳米颗粒拥有了丰富的颜色，还赋予了它们极高的稳定性和反应性。PDA涂层就像一件“隐形衣”，保护染料分子不被环境中的酸碱或盐分破坏，同时还能快速地与检测抗体结合。这样一来，即使在复杂的食品样品中，这些纳米颗粒也能稳定地发挥作用。

图 1. 彩色 dCNPs@P 用于 LFA。（a）dCNPs@P 的合成过程及检测受体偶联的示意图。（b）2 L CNP 悬浮液（1 重量％）的照片。（c，d）彩色 dCNPs（2 重量％）及相应的紫外 - 可见（UV - vis）吸收光谱。（e）以彩色 dCNPs@P 作为探针的 LFA。（f）以彩色 dCNPs@P 作为探针的 mLFA 中 T 线处比色信号的时间演化。（g）捕获 dCNPs@P 的 LFA 试纸条 T 线的扫描电子显微镜（SEM）图像。

从实验室到餐桌的旅程

科学家们并没有止步于实验室的成功。他们将这些彩色纳米颗粒应用到了实际的食品安全检测中。在一项研究中，研究人员成功地利用这些纳米颗粒同时检测了多种霉菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、玉米赤霉烯酮（ZEN）和黄曲霉毒素B1（AFB1）。实验结果显示，这些纳米颗粒不仅能够快速检测出毒素的存在，还能通过颜色的深浅来定量分析毒素的浓度。这意味着，未来我们可能只需要一张试纸和一瓶彩色纳米颗粒溶液，就能在家中轻松检测食品的安全性。

图2. 使用彩色 dCNPs@P 的竞争式和夹心式 mLFAs。（a）同时检测三种霉菌毒素（DON、ZEN 和 AFB1）的竞争式 mLFA 的示意图。（b）基于 dCNP@P 的竞争式 LFA 检测 DON 的特异性。（c）在基于 dCNP@P 的竞争式 LFA 中，比色信号对不同浓度 DON 的校准曲线。插图是信号对 DON 浓度的相应线性响应。（d）在竞争式 mLFAs 中，比色信号强度对三种霉菌毒素的浓度依赖性演变。（e）使用 dCNPs@P 和 AuNPs 作为探针，对含有随机组合的 DON、ZEN 和 AFB1 的样品进行多重检测。（f）用于识别病毒或细菌感染的夹心式 LFA 的示意图。（g）双重感染生物标志物的分析。（h）dCNPs@P 的比色和光热信号用于夹心式 LFA 中的定量检测。

更多的可能性

彩色纳米颗粒的应用远不止于此。除了检测霉菌毒素，它们还可以用于检测食品中的其他有害物质，如农药残留、重金属污染等。此外，这些纳米颗粒还可以用于检测人体中的炎症标志物，帮助医生快速诊断疾病类型。例如，通过检测C反应蛋白（CRP）和血清淀粉样蛋白A（SAA）的水平，医生可以判断患者是细菌感染还是病毒感染，从而更精准地进行治疗。

结语

彩色纳米颗粒的出现，为食品安全检测带来了革命性的变化。它们不仅让检测过程变得更加快速和便捷，还提高了检测的灵敏度和准确性。随着技术的不断发展，我们有理由相信，这些微小的“超级英雄”将在未来的食品安全领域发挥更大的作用。下次当你坐在餐桌前，不妨想象一下，这些彩色纳米颗粒正在默默地守护着你的健康。

文章来源：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15340

来源：微生物安全与健康网，作者~杨融。