在食品安全领域，食源性病原体的快速、灵敏检测一直是研究热点与难点。近期，一项创新性研究成果为这一难题带来了新的解决方案。研究人员开发出了一种基于聚集诱导发射（AIE）材料和杂交链反应（HCR）的荧光生物传感器，专门用于检测鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium），其检测限低至2 CFU/mL，且在牛奶样本中表现出良好的应用潜力。

研究背景：食源性病原体检测的挑战与需求

沙门氏菌是一种广泛存在的食源性病原体，能够引发人类腹痛、腹泻、发热等症状，严重时甚至可能导致死亡。它容易污染肉类、蛋类、牛奶等食品，且其致病性极低，仅需一个菌落形成单位（CFU）就可能引发感染。传统的检测方法如细菌培养、酶联免疫吸附试验（ELISA）、化学发光免疫分析（CLIA）、荧光免疫分析（FIA）和聚合酶链反应（PCR）等，虽各有优势，但在灵敏度、操作简便性、检测速度等方面存在局限性。例如，传统ELISA虽操作简便、特异性高，但灵敏度较低，难以满足对低浓度病原体的检测需求。

创新技术：AIE材料与HCR的结合

在这一研究中，研究人员巧妙地将AIE材料与HCR技术相结合，构建了一种新型的荧光生物传感器。AIE材料是一类特殊的荧光材料，具有在聚集状态下发光增强的特性，解决了传统有机染料在聚集时易猝灭的问题。而HCR是一种无需酶参与的信号放大技术，通过特定的DNA发夹结构的杂交反应，实现信号的指数级放大。具体而言，研究人员首先利用生物素标记的兔多克隆抗体和鼠单克隆抗体，通过夹心ELISA法将目标S. Typhimurium固定在96孔板上。随后，生物素标记的启动子DNA与免疫复合物结合，触发HCR。HCR过程中产生的大量生物素标记的双链DNA能够结合大量的碱性磷酸酶标记的链霉亲和素（ALP-AV）。最终，ALP催化TPE-FFYp的去磷酸化反应，生成的TPE-FFY聚集并发出强荧光信号，从而实现对S. Typhimurium的高灵敏检测。

图1 结合AIE材料与HCR扩增的鼠伤寒沙门氏菌定量检测方法示意图。

研究成果：高灵敏度与特异性的检测方法

线性范围与检测限：该荧光生物传感器对鼠伤寒沙门氏菌的检测范围为10-10⁵ CFU/mL，检测限低至2 CFU/mL，满足食源性病原体的感染限值要求。

图2 （A）所提出的方法在鼠伤寒沙门氏菌浓度递增情况下的荧光光谱。（B）荧光强度与鼠伤寒沙门氏菌浓度的线性关系。

灵敏度优势：与其他检测方法相比，其灵敏度优于比色法，且与荧光法和电化学方法相当甚至更优。例如，比色法中基于AuNPs的方法检测限为1×10³ CFU/mL，而该方法检测限仅为2 CFU/mL。

表1 鼠伤寒沙门氏菌检测多种方法的比较

特异性和抗干扰能力强：在多种干扰菌存在的情况下，只有当目标菌鼠伤寒沙门氏菌存在时，才会产生显著的荧光信号增强，表明该方法具有良好的特异性和抗干扰能力。

图3 该方法在以下细菌存在时的荧光强度：大肠杆菌（1）、金黄色葡萄球菌（2）、枯草芽孢杆菌（3）、大肠杆菌+枯草芽孢杆菌（4）、大肠杆菌+金黄色葡萄球菌（5）、金黄色葡萄球菌+枯草芽孢杆菌（6）、大肠杆菌+金黄色葡萄球菌+枯草芽孢杆菌（7）、大肠杆菌+鼠伤寒沙门氏菌（8）、金黄色葡萄球菌+鼠伤寒沙门氏菌（9）、枯草芽孢杆菌+鼠伤寒沙门氏菌（10）、大肠杆菌+枯草芽孢杆菌+鼠伤寒沙门氏菌（11）、大肠杆菌+金黄色葡萄球菌+鼠伤寒沙门氏菌（12）、金黄色葡萄球菌+枯草芽孢杆菌+鼠伤寒沙门氏菌（13）、大肠杆菌+金黄色葡萄球菌+枯草芽孢杆菌+鼠伤寒沙门氏菌（14）。实验条件：鼠伤寒沙门氏菌浓度为10³ CFU/mL；大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的浓度分别为10⁴ CFU/mL。

实际样品检测效果好：在5倍稀释的牛奶样品中进行加标检测，回收率为97.16%-117.4%，相对标准偏差（RSD）为1.58%-7.20%，且能检测到10 CFU/mL的目标菌，而传统ELISA在此浓度下无法检测，显示出该方法在实际样品检测中的潜力。

表2 基于TPE-FFYp和HCR的ELISA与传统ELISA对5倍稀释牛奶样品中不同浓度鼠伤寒沙门氏菌的检测结果

实际应用前景与意义

这项研究不仅为S. Typhimurium的检测提供了一种高灵敏度、高特异性的新方法，而且其基于AIE材料和HCR的设计理念也为其他食源性病原体的检测提供了新的思路。这种方法有望在食品安全检测领域得到广泛应用，尤其是在快速筛查和现场检测方面具有重要意义。通过进一步优化和改进，该技术有望实现对多种食源性病原体的同时检测，为保障食品安全和公众健康提供更有力的技术支持。

总之，这项基于AIE材料和HCR的荧光生物传感器的研究成果，为食源性病原体检测领域带来了新的突破。其高灵敏度、高特异性和良好的实际应用潜力，预示着该技术在未来食品安全检测中的广阔前景。

 参考文献：

Chen C, Zhang M R, Deng Y, et al. An off–on fluorescent biosensor for Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium detection by hybridization chain reaction and alkaline phosphatase-mediated aggregation-induced emission[J]. Microchemical Journal, 2025, 209: 112725.