食源性致病菌引發的食品安全問題嚴重危害人類健康，如大腸桿菌O157:H7可在短時間內繁殖，造成食品的大規模污染。傳統的微生物培養生化檢測方法操作繁瑣耗時長，且檢測靈敏度有限，無法滿足現場檢驗的需求。

基于此，近期，清華大學林金明教授課題組報道了一種基于手指驅動集成式微流控生物傳感器，以大腸桿菌O157:H7為檢測目標物，實現了"sample-in-answer-out"一體化的高靈敏檢測。

該研究引入微流控芯片技術，利用其集成化、微型化和便攜化等特點，將食源性致病菌的識別捕獲、分離富集、信號放大及檢測等操作過程集成在一張芯片上。

通過簡單的手指按壓操作，即可實現目標致病菌的快速檢測，同時開發基于智能手機APP拍照的便攜式檢測裝置，從而為自動化、高靈敏、安全快速的食源性致病菌檢測提供技術手段。

如圖1所示，該研究設計的基于手指驅動集成式的微流控生物傳感器，將目標細菌的免疫磁分離、核酸提取及純化、RPA-CRISPR/Cas12a等溫擴增及檢測等過程高度集成在芯片上，通過手指驅動的單向控制閥單元控制液體，實現樣品檢測全過程。

圖1 基于手指驅動集成式微流控生物傳感器的示意圖（來源：Anal. Chem.）

手指驅動微流控芯片由覆蓋層、氣體通道層、薄膜層和流體通道層組成，并在不同的芯片腔室中預加載相應試劑（圖2a），通過手指按壓控制流體依次在不同功能模塊中進行反應（圖2b）。最終核酸擴增產生的熒光信號，可在便攜式3D打印檢測設備下（圖2c），通過手機APP（圖2d）實現及時檢測。

將該微流控生物傳感器應用于食品樣品中（圖3），可在2.5 h內實現對大腸桿菌O157:H7的定量檢測，線性范圍在102~10? CFU/mL之間，檢出限為10 CFU/mL，回收率在104~120%之間。

圖2 （a）手指驅動微流控芯片的設計；（b）流體控制的等效電路圖；（c）便攜式3D打印檢測設備；（d）手機APP（來源：Anal. Chem.）

圖3 實際食品樣品應用（來源：Anal. Chem.）

綜上所述，該研究構建了一種可用于大腸桿菌O157:H7檢測的集成式微流控生物傳感器。在手指驅動流體控制的基礎上，在芯片上實現免疫磁分離、核酸提取及純化，RPA-CRISPR/Cas12a等溫擴增及檢測等過程，其在檢測特異性、靈敏度和抗干擾性等方面表現出優異的性能。同時開發基于智能手機APP拍照的便攜式檢測裝置，實現操作簡單，安全快速的高靈敏食源性致病菌檢測。

審核編輯：劉清