无害病毒在便携式微流控传感器中的柔性聚合物上捕获沙门氏菌

伍斯特理工学院（WPI）的研究人员开发出一种涂有无害病毒的固体聚合物，用于检测肠道沙门氏菌（S. enterica），这一进展有望带来发现食品污染的新途径。该研究发表在《美国化学学会应用生物材料》期刊上。

该团队由机械与材料工程系副教授刘玉翔“肖恩”领导，报告称该技术能够快速捕捉并可视化微小液体样本中的食源性细菌污染物。由于研究中心无需孵化或复杂设备，该技术有潜力作为快速生物传感器应用于野外应用及资源有限的地区。

刘说：“我们拥有一种固体表面，可以在食品供应链的任何地方使用，从农场到冰箱，以最小限度的人为干预检测食源性细菌。”

食源性疾病每年在全球导致数百万疾病和约42万人死亡。肠杆菌是食源性疾病的主要原因之一，可通过粪便传播，存在于生食和未熟食品中，如鸡蛋、肉类、牛奶和新鲜农产品。该细菌感染肠道，引起腹泻、发烧和腹痛。

图片来源：ACS应用生物材料（2026年）。DOI： 10.1021/acsabm.5c01652

传统食源性细菌检测通常涉及需要特殊设备和培训的实验室技术。样本可能需要培养以让细菌生长以便计数，研究中心的检测可能需要24至48小时。其他方法包括扩增样本中的遗传物质片段或检测样本中的抗菌抗体，但这些检测可能无法区分活病原体与死去病原体。带有抗体的检测设备在室温下通常具有有限的保质期。

WPI的研究人员选择了不同的路线，首先采用了平坦、有纹理且柔韧的聚合物。他们通过化学过程将噬菌体（噬菌体）——通过自然过程发育的病毒——附着在聚合物上。噬菌体可以识别并捕捉路过的特定细菌。

这种聚合物大小约为小指甲，随后放置在掌心大小的微流控装置中通道底部，通道顶部用生物相容性塑料胶带封闭。研究人员将含有肠杆菌的小滴液体泵入通道，噬菌体将细菌集中在固体聚合物上进行检测。

作为最后一步，研究人员使用显微镜和一种称为荧光成像的光技术，检查聚合物中噬菌体集中细菌的亮点。总体而言，研究人员发现便携式设备内的噬菌体涂层聚合物成功捕获了肠道酵母菌，使得细菌能够在低浓度水平下被观察和评估，这种浓度对人类仍然危险，但在现有的现场方法下检测起来颇具挑战。

刘的研究重点是利用光与微观和纳米尺度的物质相互作用的应用。他的一些工作重点是积极影响食品的质量和安全。刘氏还与其他WPI研究人员合作，利用光纤技术和一种可弯曲患者声带以触及并破坏微小肿瘤的柔性内窥镜，利用光成像血栓。

刘表示，论文中描述的肠杆菌检测装置还需更多工作，但有望开发成同时检测多种病原体，以及检测地下水和食物中的病原体。最终，这项技术可能会被应用于食品包装，通过直接接触食品来检测污染物。

刘说：“要将这些发现转化为实际应用，还需要更多关于如何最佳的样本准备方法进行研究。”“我们还希望从显微镜转向便携式阅读器，如智能手机，以简化细菌检测过程。目标是打造一项如此简单易用的技术，让检查员、零售商、消费者及其他人员只需应用程序即可扫描包装并检测病原体。”

更多信息

Hamed Ghavami 等，《噬菌体负载微流控装置用于选择性细菌检测，具有高现场应用潜力》，ACS 应用生物材料（2026）。DOI： 10.1021/acsabm.5c01652

由伍斯特理工学院提供 

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