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本文聚焦智能手机集成纳米酶技术(S-INTs)在食品安全检测领域的应用。该技术融合纳米酶与智能手机优势,可快速现场检测食源性病原体、污染物等。文中探讨其检测机制、优势、应用进展、面临挑战,还展望了与 AI 等技术结合的前景,值得一读。
引言
食品安全是全球关注的重大问题,每年食源性疾病影响数百万人。传统检测食源性病原体、污染物和毒素的方法依赖实验室,耗时、昂贵,在资源有限的环境中难以实现实时监测。
智能手机集成纳米酶技术(S-INTs)应运而生。纳米酶是模拟天然酶的人工纳米材料,比传统酶更稳定、可扩展且易于功能化。智能手机在现代社会普及,具备高灵敏度、便携性和云连接能力。将纳米酶与智能手机传感器结合,能开发出快速现场检测食源性疾病相关物质的即时检测(POCT)平台,满足从农田到餐桌的智慧食品安全系统需求。虽然纳米酶在食品安全领域的研究不断增多,但与智能手机系统集成用于现场分析的研究较少。而这种结合意义重大,它能实现诊断普及、即时风险评估、低成本高通量检测,还能借助云连接进行趋势分析和预测建模。
纳米酶在食品安全应用中的作用机制
纳米酶在检测食源性病原体和毒素方面取得显著进展,其高稳定性、成本效益和易修饰性,使其成为食品安全检测中传统酶的有力替代品。将纳米酶集成到生物传感器中,有助于有效检测霉菌毒素和农药残留。
S-INTs 的主要优点:与传统生物传感方法相比的优势
与传统酶传感器(常需大型仪器和复杂样品预处理)和电化学生物传感器(易受电极污染且需专业设备)不同,S-INTs 将便携式传感器与智能手机功能相结合,便于快速现场检测,克服了传统方法的关键限制。其具有三个显著优势:便携性、实时数据处理能力和用户友好界面。
S-INTs 的关键进展及意义
近期,S-INTs 在生物传感领域,尤其是检测病原体和毒素以延长食品保质期方面取得重要进展。智能手机技术与基于纳米酶的生物传感器的集成,为食品安全监测带来了创新突破。
食源性病原体的快速现场检测
S-INTs 在病原体检测中的应用是快速诊断领域的重大进展。该策略在食品安全检测中的应用验证了其在解决即时检测技术用于农药检测相关挑战时的准确性。此方法融合多种传统方法,并利用纳米酶模拟天然酶的独特特性。
推进 S-INTs 用于下一代生物传感及未来发展
将 S-INTs 与人工智能(AI)、机器学习(ML)、深度学习(DL)和 3D 打印相结合,有望重新定义下一代生物传感应用的格局。
挑战与局限
用于食品安全检测的 S-INTs 面临一些阻碍其广泛应用的关键挑战。食品基质成分复杂,会干扰纳米酶反应,影响检测结果准确性。实现检测痕量污染物所需的灵敏度仍是一大难题,此外,与其他食品成分的交叉反应等特异性问题也影响检测可靠性。
S-INTs 对食品安全和公共卫生的影响
将 S-INTs 整合到食品安全框架中,对公共卫生具有变革性潜力。例如,它能够在食品供应链的关键节点快速现场检测病原体(如沙门氏菌、大肠杆菌)和污染物(如农药、霉菌毒素)。检测时间从数小时或数天缩短到几分钟,便于早期干预,降低大规模污染风险,预防食源性疾病爆发。
结论与展望
S-INTs 在革新食品安全检测领域展现出巨大潜力。尽管存在上述挑战和局限,但它的便携性、实时数据处理能力和用户友好界面等优势,使其成为快速现场食品安全分析的极具前景的方法。S-INTs 能够检测从食源性病原体、污染物到必需营养素和食品添加剂等多种物质,随着技术的进一步发展,有望为食品安全保障和公众健康防护发挥更大作用。