食品安全是全球公共卫生核心议题，沙门氏菌作为最常见的食源性致病菌，每年在全球引发约 1.15 亿人感染、37 万人死亡，快速精准检测是阻断其传播的关键。传统细菌培养法需 48 小时以上，PCR、ELISA 等技术依赖大型仪器、操作复杂，难以满足现场即时检测需求。

近日，清华大学联合莆田大学研发出一款集成磁旋转流化床与距离读数法的微流控滑移芯片，该研究突破了传统微流控检测的两大瓶颈：细菌富集效率低、信号输出依赖仪器。团队首次将磁旋转流化床（MRFB） 整合至微流控滑移芯片，通过旋转磁场动态调控免疫磁珠链方向，让磁珠与样本中细菌的碰撞概率大幅提升。实验数据显示，该技术的细菌捕获效率达 84.3%，较传统静态磁流化床提升约 30%，可高效从复杂食品基质中分离低浓度致病菌，适配大体积样本富集需求。

图 1：展示了集成磁旋转流化床的微流控滑移芯片结构、组装方式及沙门氏菌从捕获富集到距离读数的全检测流程。

在信号放大与读数环节，研究团队合成金铂钯三元纳米催化剂（AuPtPd NC），其具备优异的类过氧化氢酶活性，可催化过氧化氢快速产生氧气，推动染料在微通道中移动。通过裸眼读取染料移动距离，即可实现致病菌定量检测，全程无需分光光度计、电化学工作站等设备，真正做到无仪器化可视化定量。

图 2：验证磁旋转流化床（MRFB）的磁场分布、磁珠运动规律及捕获效率，证实其比传统磁流化床细菌捕获率提升约 30%。

这款一体化微流控芯片由两层聚二甲基硅氧烷（PDMS）和 3D 打印支架构成，通过简单滑动操作，就能依次完成细菌富集、洗涤、催化、读数全流程，无需外接泵阀，操作简便、成本低廉，适合基层与现场使用。性能测试表明，该芯片对沙门氏菌的检测线性范围为 2.0×10¹~2.0×10⁶ CFU/mL，检出限低至 20 CFU/mL，远优于常规快速检测方法。

图 3：对金铂钯三元纳米催化剂（AuPtPd NC）进行形貌、元素组成、粒径及表面修饰抗体的系统表征，确认材料合成成功。

在特异性测试中，芯片仅对沙门氏菌产生强信号，对大肠杆菌等 6 种常见食源性致病菌无明显响应，抗干扰能力突出；重复性实验中，不同人员操作的相对标准偏差仅 3.44%，稳定性可靠。针对饮用水、牛奶、樱桃番茄等实际食品样本的加标回收实验，回收率达 85.18%~111.82%，完全满足食品安全检测标准。

相较于现有技术，该平台兼具快速、灵敏、便携、低成本四大优势：检测时间从 48 小时压缩至 30 分钟，检出限达到痕量级别，裸眼读数摆脱仪器依赖，芯片可批量制备，适合资源有限地区使用。更具价值的是，该平台具备模块化特性，只需更换抗体、核酸适配体等生物识别元件，即可拓展至其他致病菌、生物标志物的检测，在食品安全、环境监测、临床诊断等领域均有广阔应用前景。

此次研发的微流控 biosensor 技术，为食源性致病菌现场快速检测提供了全新解决方案，有望填补从农场到餐桌全链条即时筛查的技术空白，助力全球食品安全防控体系升级。

参考文献：Xue L, Xing G, Zhu Z, et al. A microfluidic SlipChip integrated with magnetic rotating fluidized bed and distance readout for Salmonella detection[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2026: 118832.