沙门氏菌是高发食源性致病菌，传统平板培养法需 2-3 天，常规免疫磁珠检测存在游离磁珠干扰、背景噪声高、灵敏度不足等痛点。现有磁分离手段难以彻底分离未结合信号探针，二次免疫标记还会拉长检测时长、抬高检测成本。针对这一行业难题，团队创新融合铂修饰免疫磁珠（PMNs）、核径迹膜（NTM）分级过滤、鱼骨式微混合器与智能手机定量读取技术，构建集样本混匀、细菌捕获、杂质清洗、游离探针去除、显色检测于一体的单片 PDMS 微流控芯片。

该设备核心突破在于双功能铂磁珠与精准膜过滤协同降噪。研究人员先通过 450 nm 孔径核径迹膜预筛选铂修饰磁珠，筛除尺寸不均的大颗粒磁珠，让磁珠粒径分布更均匀，阴性背景信号直接降低 34.7%；检测阶段芯片内置核径迹膜可截留磁珠 - 细菌复合物，小分子游离磁珠透过滤膜被彻底清除，相较未过滤体系，检测灵敏度提升约 10 倍。芯片搭载鱼骨被动微混合通道，流体混合效率短距离内可达 97%，20 分钟孵育即可实现 91% 以上沙门氏菌捕获效率；双 N52 对斥磁铁构建强梯度磁场，25 μL/min 流速下细菌捕获率超 90%，有效规避食品基质杂质堵塞滤膜造成的假阳性。

图 1：展示微流控比色生物传感器芯片实物结构与沙门氏菌完整四步检测操作流程。

整套检测流程自动化集成于 70 mm×40 mm 微型芯片，操作简单易上手。依次注入样品与免疫磁珠混匀孵育，经磁场富集目标菌、缓冲液洗去杂质，再通过膜过滤去除游离磁珠，通入 TMB 显色底物催化 300 秒后，自研手机 APP 拍摄显色区域，通过色彩饱和度定量细菌浓度。标准曲线线性关系优异，决定系数 R² 达 0.992；特异性测试显示，该传感器对李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等杂菌无明显信号干扰，仅沙门氏菌样品产生显著显色响应。

图 2：完成铂修饰免疫磁珠（PMNs）微观形貌、元素分布、粒径及催化降噪性能的全面表征。

为验证实际应用能力，团队以鸡肉上清、椰子水、卷心菜提取液三类复杂食品基质开展加标回收实验，样品加标浓度覆盖 10²~10⁵ CFU/mL，检测回收率稳定在 89.1%~110.2%，三组平行实验相对标准偏差均低于 8%，适配高黏度、多变酸碱、含固体颗粒的各类食品样本。配套遮光检测暗盒可消除环境光线干扰，华为、苹果、OPPO、荣耀多款主流手机检测结果误差小于 1%，与商用酶标仪定量数据相关性 R²=0.987，检测结果精准可靠。

图 3：呈现传感器定量校准标准曲线与特异性检测结果，证明其高灵敏度与沙门氏菌专一识别能力。

相比传统实验室检测设备，该微流控传感器无需大型精密仪器，检测耗时大幅压缩，低成本芯片可批量制备，适配食品加工厂、农贸市场、冷链物流等现场快速筛查场景。团队表示，当前装置仍存在多步手动流体操作局限，后续将结合微控制器、微型泵阀实现全自动流体控制，一体化集成光源与检测器打造便携整机，进一步推动技术落地，为食品安全风险前置防控提供高效技术支撑。

参考文献：Shao Y, Jia K, Li G, et al. A microfluidic biosensor integrating membrane microfiltration and magnetic separation for rapid detection of Salmonella[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2026: 140349.