引言
抗生素的出现从根本上改变了医疗治疗和农业生产，是提升公共卫生和畜牧管理水平的一个重要里程碑。然而，这些药物的过度使用和不当使用导致了食品污染问题日益严重，其污染来源既包括母体化合物也包括其代谢产物（Ham, Lee, & Kim, 2025; Xi Wang, Wang, Yu, Lv, Liang, & Cheng, 2024; Zhang, Wu, Liu, Shen, & Wang, 2025）。值得注意的是，即使极微量的此类污染物也可能引发严重的健康问题，尤其是抗菌药物耐药性的产生，这已成为生态完整性和人类健康日益增长的威胁（Lai, Shang, Duan, Ding, & Cheng, 2026; Pai, Gandra, Thapa, & Carmona, 2025; Y. Sun, Sheng, Liang, Meng, Huang, Liu, et al., 2026）。因此，建立灵敏可靠的抗生素残留检测分析技术已成为一项迫切的科学目标，对于加强食品安全监测和落实监管措施至关重要。
目前用于抗生素检测的现有方法涵盖了多种成熟技术，如酶免疫分析（Chiu & Su, 2026; Ling, Luo, Cui, Cao, Ning, Sun, et al., 2022; J. Wang, Cao, Li, Dong, Dou, Xu, et al., 2023）、侧向层析试纸条（LFA）（Cao, Chen, Zhang, Zeng, Cui, & He, 2025; He, 2023; Russo, Cavalera, Murray, Quinn, Anfossi, & Iacopino, 2025）、高效液相色谱法（HPLC）（Uddin, El-tahlawy, Mohammed, & Alahmad, 2026; Xue Wang, Zhou, Jiang, Sun, Lei, Xie, et al., 2026）、微生物抑制试验（Ning, Liu, Chen, Li, Sun, Cui, et al., 2025）以及液相色谱-质谱联用法（LC-MS）（H. Liu, Cao, Xiang, Hu, Wu, & Li, 2025; Y. Yang, Li, Tian, Yang, Xu, Su, et al., 2025）。其中，HPLC和LC-MS能够对复杂食品基质中的抗生素进行高纯度分离和后续高灵敏度定量，因此被许多法规框架指定为确证方法。然而，这些技术依赖于大量仪器投资和经过训练的专业人员（Y. Chen, Liu, Sun, Li, Ning, & He, 2026; Yanlin Chen, Wang, Jiang, Gao, Liu, Ning, et al., 2025; Z. Li, Fu, Wang, Zhou, Li, & He, 2024; J. Sun, Ning, Cui, Qin, Wang, & He, 2024）。另一方面，微生物抑制试验、ELISA和LFA等检测方法因其操作简便、成本低廉而被广泛用于初步筛查；但其灵敏度相对较低，且容易受到基质效应的干扰，这是其主要局限性（L. Liu, Tang, Lin, Ning, Cui, Zhao, et al., 2025; Ning, et al., 2025）。近年来，结合纳米材料的生物传感器和电化学传感器在抗生素的灵敏快速检测方面引起了广泛关注（Ali, Alharbi, Alatwi, Albalawi, Albalawi, Alahmadi, et al., 2026; S. Li, Wang, Zhang, Wei, Xie, Pu, et al., 2026; R. Yang, Hou, Quan, Liang, Kong, Yang, et al., 2026）。这些纳米材料通过增加报告探针的载量、提高催化活性以及纳米效应等机制增强检测信号。然而，许多纳米材料的合成程序复杂、表征过程繁琐、成本高且对环境不友好。
大肠杆菌尼斯拉1917（EcN）是目前大肠杆菌属内唯一被认可的益生菌菌株。该菌株具有培养简单、增殖迅速、生物量产量高以及环境友好等优点。为解决上述挑战，我们巧妙地利用工程化改造的EcN作为纳米报告探针，实现抗生素检测的高灵敏信号转导。如图1所示，该方法包含以下步骤：首先，对EcN进行基因改造以获得EGFP-EcN。该工程菌株携带由强启动子驱动的增强型绿色荧光蛋白（EGFP）基因，使其胞质内表达大量荧光蛋白报告分子。随后，对EGFP-EcN的表面进一步用针对目标抗生素的变构适配体进行功能化修饰，获得适配体修饰的EGFP-EcN（AEGFP-EcN）。
当样品中存在目标抗生素时，抗生素与AEGFP-EcN表面固定的适配体结合，诱导出变构构象变化。该变化释放出互补序列。发生变构的适配体不再能被核酸内切酶切割。因此，结合抗生素的AEGFP-EcN细胞被微孔板中的捕获序列固定。相反，在不存在目标抗生素的情况下，适配体保持原有结构，使其能被核酸内切酶切割。该切割作用阻止了微孔板对AEGFP-EcN的捕获，从而降低了背景信号。AEGFP-EcN具有双重功能：一方面通过表面适配体特异性识别并富集目标抗生素，另一方面通过胞内表达EGFP提供显著的信号放大。通过测量捕获的AEGFP-EcN的荧光信号强度，即可实现对目标抗生素的定量高灵敏检测。
