综述:生物传感检测新兴关注污染物:新兴污染物检测的技术飞跃

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Current Opinion in Environmental Science & Health 6.7

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  这篇综述系统阐述了酶驱动生物传感技术(如ELISA、电化学免疫传感器)在检测水体新兴污染物(CECs)中的突破性应用,聚焦其高特异性、实时监测潜力及绿色低成本优势,同时剖析了纳米生物杂交体(nanobiohybrids)和便携式检测设备(POCT)等前沿技术面临的稳定性挑战与发展前景。

  

酶驱动比色生物传感
水解酶和氧化还原酶通过催化显色反应实现污染物可视化检测。例如辣根过氧化物酶(HRP)催化TMB显色体系可检测痕量双酚A,检测限达0.1 nM。但酶易受pH和温度影响,近年通过固定化技术提升稳定性,如将乙酰胆碱酯酶嵌入二氧化钛纳米管阵列,使有机磷农药检测稳定性提升300%。

适体传感器
基于DNA/RNA适体的高亲和力识别,如针对磺胺甲恶唑的适体传感器采用金纳米颗粒聚集变色原理,实现10-12 M级检测。最新研究将CRISPR-Cas12a与适体结合,通过 collateral cleavage效应放大信号,使雌激素检测灵敏度提高3个数量级。

电化学免疫传感器
竞争性免疫反应结合纳米材料信号放大是主流策略。如石墨烯/铂杂化材料修饰电极检测双酚A,氧化峰电流与浓度线性相关(R2>0.99)。但抗体易失活的问题催生了仿生分子印迹技术,某研究用磁性分子印迹聚合物替代抗体,使传感器寿命延长至6个月。

便携式检测设备(POCT)
微流控芯片集成酶反应单元成为趋势。某设备整合葡萄糖氧化酶反应室和智能手机比色分析模块,15分钟内完成水体中卡马西平检测,回收率达95%-102%。但现场应用仍受限于样品前处理复杂度。

纳米生物杂交系统
金属有机框架(MOFs)封装酶是研究热点。ZIF-8封装漆酶检测三氯生,因限域效应使酶活性提升5倍。金纳米棒表面等离子共振(LSPR)与适体耦合可实现多污染物同步检测,但交叉干扰问题仍需优化。

技术对比与展望
酶传感器虽响应快但稳定性差,适体传感器成本高但可室温保存。未来方向包括:①开发多酶级联反应系统;②利用AI优化适体筛选;③发展自供电生物燃料电池传感器。纳米材料功能化与微纳加工技术的融合,或将推动实时在线监测网络的建立。

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