从萤火虫灯笼到食安卫士：新型微球实现致病菌超灵敏检测

食源致病菌严重威胁公众健康，传统检测方法，如培养、聚合酶链反应和质谱法等，存在耗时久、样本制备繁琐或设备昂贵等问题，难以满足快速检测的需求。荧光检测技术虽具有高灵敏度和低成本的优势，但传统荧光材料的光稳定性差和潜在环境毒性限制了其应用。金纳米团簇因独特光学性质和低毒性备受关注，但其荧光强度较低，将 AIE 效应融入细菌免疫分析也颇具挑战。

近日，温州医科大学的研究团队在SENSOR ACTUAT B-CHEM期刊上发表了题为 ：Firefly lantern-inspired AIE-enhanced gold nanocluster microspheres for ultrasensitive detection of foodborne pathogenic bacteria论文。受萤火虫灯笼启发，开发出一种基于聚集诱导发光（AIE）增强金纳米团簇（AuNCs）的荧光微球，用于食源致病菌的超灵敏检测，为食品安全和环境监测提供了有力的技术支持。

研究人员设计了一种集成细菌分离、混合和浓缩操作的微流控芯片，该芯片仅通过流体动力学实现快速、灵敏的细菌检测。通过利用螺旋形流体通道的特性，实现了基于尺寸的细菌分离、细菌与检测物质的混合以及细菌的浓缩，所有操作均在芯片架构内统一完成。实验结果表明，该芯片在分离效率、混合效率和细菌富集方面均表现出色，并成功应用于尿液样本中大肠杆菌的检测，展现了其在实际疾病诊断中的潜力。

此次研究中，团队以萤火虫灯笼为灵感，创新性地制备了DMSN@AuNCs@SiO2（DAS）荧光微球。该微球以树枝状介孔二氧化硅纳米粒子（DMSN）为载体，包裹高密度 AuNCs，并覆有二氧化硅外壳，增强了荧光强度和稳定性，就像火虫灯笼保护光芒不受外界干扰一样。

图1受萤火虫灯笼启发的 AIE 增强 AuNCs 微球示意图，用于超灵敏检测食源性致病菌。

研究人员详细介绍了 DAS 的合成过程，包括 AuNCs 和 DMSN 的制备、二者结合、硅壳包裹及表面羧基修饰等步骤。对合成的材料进行表征发现，DMSN 具有三维中心径向和多级孔结构，AuNCs 成功富集在其通道内，形成的 DAS 尺寸均匀，硅壳能有效保护 AuNCs，使其具备优异的荧光稳定性。

图 2 展示了 DAS（DMSN@AuNCs@SiO₂）的合成过程、微观结构及相关理化性质表征

图3展示 AuNCs、DMSN@AuNCs 和 DAS 的光学性质及稳定性

图 4 展示了免疫磁珠辅助荧光检测鼠伤寒沙门氏菌的原理

在此基础上，团队构建了基于免疫磁珠的荧光免疫分析方法。通过优化检测参数，该方法对鼠伤寒沙门氏菌的检测限低至 3 CFU/mL，在 10 - 10⁶ CFU/mL 范围内呈现良好的线性关系，且选择性高，对其他常见食源致病菌无明显响应，批内和批间变异系数均小于 10%，重复性和再现性良好。在实际样品检测中，该方法在牛奶、自来水和河水等样品中的回收率达 92.96% - 107.08%，准确性高。

图5 呈现基于 DAS 的荧光免疫分析检测鼠伤寒沙门氏菌的性能

与近年来其他食源致病菌检测方法相比，该免疫磁珠辅助荧光检测法在灵敏度和检测速度上优势明显。研究人员表示，未来将进一步优化介孔二氧化硅结构，提高 AuNCs 负载量以增强荧光强度，扩大检测目标范围，开发多功能检测平台，并结合现场检测和便携式设备，提升检测方法的实用性和普及性。这一研究成果为食源致病菌检测领域带来了新的突破，有望在保障食品安全和环境监测等方面发挥重要作用。

参考文献：

[1] Wu Q, Huang F, Jiang Y, et al. Firefly lantern-inspired AIE-enhanced gold nanocluster microspheres for ultrasensitive detection of foodborne pathogenic bacteria[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2025,422:136584.