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为解决肉毒杆菌神经毒素（BoNT）检测难题，来自印度的研究人员开展相关研究，发现新型生物传感器更具优势，对预防肉毒中毒意义重大。
在过去几十年里，食品安全和食品污染一直是全球关注的重大问题之一。加工不当和受污染的食物会对人类和动物群体产生严重影响。食用受污染的食物若不及时、妥善治疗，可能会引发致命疾病。食品污染物可能是生物性的（细菌、真菌、寄生虫和生物毒素）、物理性的（如污垢、金属、玻璃等异物）或化学性的。在生物毒素中，肉毒杆菌神经毒素（BoNT）是自然界中已知的最强大的毒素之一。这种神经毒素由一种革兰氏阳性、形成芽孢的厌氧细菌 —— 肉毒杆菌（Clostridium botulinum）以及其他几种相关物种产生，它们因引发肉毒中毒而声名狼藉。
肉毒中毒最常见的三种形式包括食源性肉毒中毒、创伤性肉毒中毒和婴儿肉毒中毒。婴儿未发育成熟的肠道为肉毒杆菌芽孢的萌发提供了适宜环境，因为其肠道微生物群尚未完全发育。婴儿肉毒中毒通常是由于摄入受污染的土壤、食物或包装好的婴儿配方奶粉所致。细菌产生的神经毒素会进一步损害婴儿健康，症状通常在摄入后 18 - 36 小时左右开始出现，可能包括便秘、腹部绞痛、呕吐、下行性麻痹，在某些情况下还会出现呼吸衰竭。创伤性肉毒中毒是肉毒杆菌芽孢接触到开放性伤口或切口时发生的，症状可能需要长达两周的时间才会出现，它通常与药物滥用和频繁的皮下注射有关，主要是使用黑焦油海洛因（BTH）。其他不太常见的肉毒中毒形式包括成人肠道毒素血症、吸入性肉毒中毒，以及因在医药和美容用途中错误使用 BoNT 导致的医源性肉毒中毒。
在人类中，大多数肉毒中毒病例据报道都源于受污染的食物。被 BoNT 污染的食物可能引发肉毒中毒的大规模爆发，因此，哪怕只有一例疑似病例，都足以引发公共卫生紧急事件。鉴于这种疾病的严重性，食品中 BoNT 的污染没有特定的允许限量。人们采取了各种策略来从源头上预防因有意或无意污染而导致的疾病发生。
肉毒杆菌毒素是自然界中最致命的外神经毒素之一，致死剂量（LD50）为每千克体重 1 纳克毒素。BoNT 比氰化氢（LD50为 100 毫克 / 千克）和沙林毒气（LD50为 420 毫克 / 千克）更具致命性。对于人类而言，若通过静脉或肌肉注射，BoNT/A 的平均致死剂量为每 70 千克体重 0.09 - 0.15 微克；通过吸入途径，致死剂量为 0.7 - 0.9 微克；口服则为 70 微克。理论上，1 克纯结晶状的 BoNT 若被吸入，足以杀死超过 100 万人。因此，它被美国疾病控制与预防中心（CDC）列为 A 类物质，并且受到《生物武器公约》的禁止。由于其高毒性、易获取、易储存和易传播的特点，BoNT 已被恐怖组织用于实施生物恐怖主义活动。
此外，BoNT 在制药方面的验证也不容忽视。基于 BoNT 的药物需要严格的质量控制，以检测毒素的纯度、含量和催化活性。检测方法需要具备定量能力，并能够提供有关 BoNT 生物活性的信息，以确保不同批次的安全性。即便如此，在临床样本中检测 BoNT 仍具有挑战性，因为这些强效毒素的含量极少。而且，临床样本中的 BoNT 通常会与生物成分混合，这使得检测和分离变得更加困难。
BoNT 检测技术的灵敏度和适用性是决定其诊断应用有效性的关键因素。在不同情况下所需的灵敏度取决于每种场景中预期的毒素浓度。例如，在肉毒中毒爆发期间，受污染食品中 BoNT 浓度低至 70 微克就被认为具有致命性。在临床样本中，血清或血浆中的 BoNT 浓度相当低，范围在 0.09 - 0.15 微克；在生物战场景中，BoNT 的浓度会因攻击程度或传播方式的不同而有很大差异。多种传统检测技术已被用于 BoNT 的检测。尽管这些技术仍被广泛使用且具有良好的灵敏度，但它们大多缺乏快速性、实时筛查能力、便携性和成本效益。传统检测技术虽然广泛用于评估临床样本，但在处理食品样本时会面临诸多限制，因为食品样本基质复杂。而且在生物战场景中，传统技术往往不适用，因为在这种场景下需要实时、快速的检测。因此，开发更高效、快速、适应性强的体外检测平台的需求日益增长，这些平台还可以用作即时检测设备。新时代的生物传感技术为 BoNT 的检测提供了有前景的解决方案，BoNT 作为指示肉毒中毒的疾病相关生物标志物，其检测意义重大。
在这篇综述文章中，我们将进一步讨论与 BoNT 相关的致病性、传统检测方法，以及对已报道的用于检测 BoNT 的不同类型生物传感器的批判性分析。
根据抗原性和酶底物切割位点的不同，肉毒杆菌神经毒素存在七种血清型，分别为 A、B、C、D、E、F 和 G。产生 BoNT 的梭菌属细菌可以根据其表型特征、16S rRNA 基因序列和全基因组序列比较分为六组。
BoNT 是肉毒杆菌细胞裂解时释放的锌内肽酶，由 bont 基因编码，最初是以一条分子量近 150kDa 的单链肽形式产生的。
肉毒杆菌神经毒素并非由细菌代谢直接产生具有活性的形式。最初产生的前体物质，在与细菌产生的蛋白激酶和胰蛋白酶相互作用后才获得毒性。这种神经毒素通过血液吸收后到达神经肌肉接头处，抑制乙酰胆碱的释放。这个过程始于 BoNT 与神经肌肉接头处的突触前神经元的初始结合，某些受体蛋白，如神经节苷脂和突触小泡蛋白 SV2 进一步促进了这种结合。结合之后，BoNT 通过内吞作用被内化并转运到神经元的细胞质中。在细胞质内，BoNT 作为一种依赖锌的内肽酶，切割参与神经递质释放的 SNARE（可溶性 N - 乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）蛋白。正常情况下，神经递质的释放以及随后肌肉纤维的收缩需要形成突触融合复合体。
食品中肉毒杆菌神经毒素的污染问题日益受到关注，需要采取适当措施加以预防。食品行业正在做出各种努力，以避免肉毒杆菌的生长和毒素产生。因此，在早期检测食品样本中的肉毒杆菌神经毒素污染，并准确确定毒素的血清型至关重要。这不仅有助于进行适当的抗毒素检测，还能减少……
用于检测肉毒杆菌神经毒素的传统方法虽然有效，但存在多种局限性，包括潜在的交叉反应性、准确性较低、存在伦理问题、样品处理程序复杂、响应时间延迟以及需要昂贵的仪器设备等。而生物传感器克服了上述这些局限性，它具有操作简单、特异性强、灵敏度高、可靠性强、响应迅速和成本效益高等优点，并且有潜力同时检测多种分析物。
被肉毒杆菌神经毒素污染的食品对人类健康构成严重威胁。随着商业生产食品的消费量不断增加，肉毒杆菌污染的风险也在上升。像肉毒杆菌神经毒素这样的生物毒素具有造成严重危害的能力，并且由于其容易获取，很容易被滥用。保护食品免受污染以及开发超灵敏的生物传感设备迫在眉睫。
肉毒中毒是人类面临的一种致命且危及生命的疾病。由于 BoNT 有被用作大规模杀伤性武器的潜在风险，因此，高灵敏度和高精度的早期检测成为当务之急。在这篇综述中，我们讨论了传统的诊断策略，以及新时代生物传感技术在肉毒杆菌神经毒素检测和监测方面的重要性。涉及动物使用的传统方法虽然灵敏度不错，但是……
CRediT 作者贡献声明
Arzoo Saini：撰写 - 综述与编辑、撰写 - 初稿、可视化、验证、方法学、调查、资金获取、形式分析、数据整理、概念构思。
Neelam Yadav：撰写 - 综述与编辑、撰写 - 初稿、可视化、验证、监督、调查、形式分析、数据整理、概念构思。
Bijender Singh：撰写 - 综述与编辑、验证。
Jogender Singh Rana：撰写 - 综述与编辑、验证。
伦理问题
无需考虑。
利益冲突声明
这项工作此前未开展过，也未提交给其他任何期刊发表。本文所有作者声明在文章发表后不存在利益冲突。
致谢
Arzoo Saini 衷心感谢印度大学资助委员会（UGC）授予的初级研究奖学金（资助编号 - 221610196566）为本文发表提供的资金支持。
