核心提示：食品污染是全球医疗保健系统和食品行业面临的一项永恒挑战，它会导致食源性疾病甚至死亡，并带来巨大的经济负担。尽管努力对抗不同的食源性致病菌，食源性疾病的数量每年都在增加。

  在自然界中存在大量不同种类的细菌，包括致病菌和有益菌，其中致病菌包括分枝杆菌、链球菌、假单胞菌、志贺氏菌和沙门氏菌等，它们会引起肺结核、破伤风、伤寒、发烧、麻风等疾病。每年有数百万人因摄入受污染的食物而被感染。食品污染是全球医疗保健系统和食品行业面临的一项永恒挑战，它会导致食源性疾病甚至死亡，并带来巨大的经济负担。尽管努力对抗不同的食源性致病菌，食源性疾病的数量每年都在增加。在早期对病原菌进行检测可以最大限度的降低细菌性疾病的风险。然而，传统的细菌检测程序复杂且耗时。相比之下，聚合酶链式反应(PCR)和酶联免疫吸附试验(ELISA)等先进的分子方法显著缩短了检测时间，但这种方法需要的实验仪器、材料昂贵，并且对于操作人员的要求也较高。因此，开发快速、廉价、灵敏和特异性的病原体检测方法对于食品工业、临床诊断、生物防御和反恐的不同应用至关重要。为此，将噬菌体作为识别元件的新型传感方法因其高度的特异性、准确性和缩短的检测时间而受到广泛关注。此外，与抗体相比，噬菌体很容易获得并且耐受极端的pH值、温度和有机溶剂。迄今为止，已经开发了多种基于噬菌体的测定法和传感器，涉及不同的系统，例如石英晶体微天平、表面等离子体共振和电化学方法等。

  噬菌体作为检测探针在快速细菌筛选中具有多种优势，包括：(1)对宿主细菌具有极高的特异性。(2)繁殖高滴度的后代噬菌体的能力：单个噬菌体颗粒的感染在宿主细菌中产生数千个颗粒。(3)对有机溶剂和超高温以及不同pH值等临界条件的耐受性。(4)除了它们的安全处理特性外，它们还可以潜在地区分活细菌和死细菌。(5)大批量生产简单廉价。这些优势使得噬菌体成为优秀的细菌识别工具。基于噬菌体的传感层需要一个设计合理的传感器来读出产生的信号。基于表面等离子体共振(SPR)和表面增强拉曼光谱(SERS)的传感器是开发基于噬菌体的细菌检测方案的常用方法。例如，将硅表面精细地模压在银薄膜上，并用戊二醛和4-氨基苯硫酚修饰，然后固定T4噬菌体。将SPR与SERS方法相结合，以提高细菌敏感性，LOD(检测限)可以达到100 CFU/mL。图1中总结了各种基于噬菌体的生物测定和生物传感器。

  图 1 基于噬菌体的检测方法

  由于噬菌体的高度特异性、对极端环境的耐受性以及易获得等优势使得基于噬菌体的检测被广泛研究。基于分子生物学的开发程序使噬菌体成为一种独特的生物材料，可用于诊断和其他研究领域，尤其是细菌传感。噬菌体对目标细菌的先天特异性和敏感性使其成为传感器开发应用的理想候选者。

  噬菌体显示出不同的功能结合域，这增加了噬菌体颗粒固定在电极表面的可能性。经化学或基因修饰的噬菌体表面蛋白已成功用作生物模板，用于制造功能活性纳米材料。此外，噬菌体作为一种生物识别元件已被用于不同的检测领域中，例如电极表面的创建和纳米材料的固定化。因此，噬菌体结合功能化与特定分析物进行区分结合的天然能力(化学)将这些标记为新颖的跨学科电化学研究的有趣组成部分。因此，与其他检测方法相比，将高度特异性的噬菌体与电化学方法联系起来是获得出色传感器的灵敏、便宜、容易且有希望的方法。

  由病原菌种引起的细菌性疾病对人类社会产生重大影响，因此被认为是对人类生命的严重威胁。在关键传播源中快速检测这些病原体对于控制其生长和致病性至关重要。由于噬菌体具有高灵敏度、稳定性、多功能性、选择性和长保质期等优点，利用噬菌体作为生物识别元件检测细菌受到了广泛关注。噬菌体对宿主的特异性及其广泛的可用性使它们成为开发用于细菌检测的生物传感器和生物测定的理想工具。

  参考文献：

  Farooq, U., Yang, Q., Ullah, M. W., & Wang, S. (2018). Bacterial biosensing: Recent advances in phage-based bioassays and biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 118, 204-216.