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沙门氏菌（Salmonella）是主要食源性病原体，现有检测方法耗时且不适合现场应用。研究人员开发以脂多糖（LPS）为靶点的分子印迹聚合物（MIP）电化学传感器检测鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）。该传感器检测限为 10 CFU/mL，在 102 - 10? CFU/mL 呈线性响应，对实际食品检测有效，有助于食品安全监测。
在食品安全领域，沙门氏菌（Salmonella）可谓是臭名昭著。它广泛存在于各类食品中，像禽肉、蛋类、乳制品以及水源里都能找到它的踪迹。一旦人们不小心摄入被沙门氏菌污染的食物，就可能患上沙门氏菌病，出现腹泻、发烧、腹痛等症状，尤其是儿童、老人和免疫力低下的人群，还可能引发严重的并发症，甚至威胁生命。
目前，检测沙门氏菌的传统方法，如培养平板法、酶联免疫吸附测定（ELISA）和聚合酶链反应（PCR）等，虽然准确性高，但是十分耗时，还必须在实验室中进行，这对于需要快速得出检测结果的食品加工和处理场所来说，根本无法满足需求。因此，开发一种快速、灵敏又能在现场使用的检测方法迫在眉睫。
韩国汉阳大学（Hanyang University）的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们以鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）为研究对象，致力于开发一种基于分子印迹聚合物（MIP）的电化学传感器。研究结果令人振奋，该传感器展现出了超高的灵敏度和选择性，检测限低至 10 CFU/mL，在 102 - 10? CFU/mL 的浓度范围内呈现良好的线性响应。更重要的是，它在实际食品样本，比如自来水、牛奶和猪肉的检测中表现出色，无需复杂的预处理就能直接检测。这一研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为食品安全监测提供了新的有力工具，有望预防食源性疾病的爆发，保障人们的饮食健康。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先，通过化学合成的方式制备了以多聚多巴胺（PDA）为基质的分子印迹聚合物，在合成过程中精确控制各个反应步骤和条件，确保聚合物的质量和性能。然后，利用场发射扫描电子显微镜（FE - SEM）、透射电子显微镜（TEM）等微观表征技术，对聚合物的形貌和结构进行分析。最后，采用电化学测量技术，如差分脉冲伏安法（DPV）和循环伏安法（CV），来检测传感器对鼠伤寒沙门氏菌脂多糖（LPS）和菌体的响应性能。
MIP 的表征
研究人员对制备的 MIP 进行了全面的表征。从结构上看，通过在 PDA 纳米颗粒表面引入 4 - 甲酰基苯硼酸（FPBA），成功构建了能识别 LPS 的 MIP，洗脱 LPS 后形成了特异性结合位点。利用 TEM 和能量色散 X 射线光谱（EDS）分析发现，添加 FPBA 和形成 PDA 壳后，原子组成发生变化，证明了硼酸和 PDA 壳的成功形成。傅里叶变换红外光谱（FT - IR）和 X 射线光电子能谱（XPS）分析进一步验证了功能基团的变化以及硼酸和多巴胺均匀地掺入 MIP 中。通过动态光散射（DLS）优化印迹时间，确定 45 分钟的印迹时间能使 MIP 具有最佳的再结合性能。
MIP 传感器检测 LPS 的性能
研究人员构建了以单壁碳纳米管（CNT）为工作电极、碳为对电极、Ag/AgCl 为参比电极的传感平台。将 MIP 修饰在工作电极上后，通过 CV 和 DPV 检测其对 LPS 的响应。CV 结果显示，LPS 与 MIP 结合后，氧化还原电流峰显著降低，表明电阻增加。DPV 结果表明，随着 LPS 浓度增加，0.11 - 0.12V 处的峰电流减小，且在 0.1 - 100 μg 的 LPS 浓度范围内，峰电流与对数浓度呈现良好的线性关系（R2 > 0.999）。同时，MIP 对 100 μg LPS 的电流变化明显高于非印迹聚合物（NIP），且该传感器具有高的重现性和可重复性。
MIP 传感器检测沙门氏菌的性能
用 MIP 孵育鼠伤寒沙门氏菌后进行 SEM 观察，发现细菌细胞或其残余被 MIP 包围。定量检测结果显示，随着细菌浓度增加，0.11 - 0.12V 处的峰电流逐渐降低，在 102 - 10? CFU/mL 范围内，对数浓度与峰电流呈现强线性相关（R2 = 0.997），检测限为 10 CFU/mL。MIP 对鼠伤寒沙门氏菌的电流响应与 NIP 有显著差异，表明 MIP 对鼠伤寒沙门氏菌具有高度特异性。该传感器对革兰氏阳性菌和其他革兰氏阴性菌无明显响应，展现出良好的选择性，且对鼠伤寒沙门氏菌检测的重现性和可重复性良好，与传统培养方法相关性高。
MIP 传感器在食品基质中检测沙门氏菌的性能
研究人员以自来水、牛奶和猪肉为测试基质，评估传感器在实际食品样本中的性能。结果发现，即使不进行预处理，传感器对不同浓度的鼠伤寒沙门氏菌仍呈现浓度依赖性响应。虽然样本中的干扰分子会导致基线漂移，但响应电流的下降程度在不同浓度下保持一致，且不同食品样本的线性回归曲线斜率相同，R2 分别为 0.80、0.90 和 0.87 。
综上所述，研究人员成功开发了针对鼠伤寒沙门氏菌 LPS 的 MIP 传感器。与全菌印迹相比，LPS 印迹具有诸多优势，如特异性更高、操作更简单安全、模板稳定性和重现性好等。该传感器对鼠伤寒沙门氏菌 LPS 和全菌细胞均具有高分析性能，但检测时间约 30 分钟，未来可通过更换磁性核心等方式改进。总体而言，该研究成果在食源性病原体的现场检测方面潜力巨大，为保障食品安全提供了新的技术手段，有望在实际应用中发挥重要作用，预防食源性疾病的大规模爆发。
