西农食品快速检测团队综述：“协同智能”：从纳米酶传感机制到食源性病原体检测的智能解码

发布时间：

2026-02-22

来源：

食品加智食科技

西农食品快速检测团队综述：“协同智能”：从纳米酶传感机制到食源性病原体检测的智能解码

Coordination Chemistry Reviews

●近期，西北农林科技大学食品科学与工程学院王建龙教授团队在国际化学学科领域权威期刊《Coordination Chemistry Reviews》（Q1，中科院1区Top，IF=23.5）发表题为“Coordinating intelligence”: From nanozyme sensing mechanisms to intelligent decoding for foodborne pathogens detection综述性论文。西北农林科技大学食品科学与工程学院博士生崔兆雯为第一作者，本科生聂晨杰为第二作者，通讯作者为西北农林科技大学食品科学与工程学院王建龙教授。

成果介绍

食源性致病菌构成了一种持续且不断加剧的全球负担，对全球范围内的发病率、死亡率和经济损失都有重大影响。它们可污染食品供应链的各个环节，引发从轻微胃肠道不适到危及生命的感染等一系列健康问题。然而，检测这些致病菌的传统方法，包括基于培养的技术、聚合酶链式反应等，往往存在局限性，如周转时间长、操作复杂、成本高以及用于快速现场筛查时灵敏度不足等。这些技术瓶颈凸显了开发高效、快速、准确且成本可控的新型检测方法的必要性，这也为开发用于食源性致病菌检测的创新型纳米酶生物传感器提供了机遇。

纳米酶是一类具有内在类酶活性的纳米材料，作为天然酶的潜在替代品受到了广泛关注。纳米酶具有优异的催化性能、可调节的表面化学性质和出色的环境稳定性，为构建下一代生物传感器提供了独特优势。特别是，它们丰富的配位化学和多样的纳米结构能够实现催化位点的合理设计，并增强与生物靶标的相互作用。在过去十年中，许多具有过氧化物酶样（POD）、氧化酶样（OXD）、漆酶样（LAC）、超氧化物歧化酶样（SOD）、过氧化氢酶样（CAT）等活性的纳米酶已被开发出来，并应用于检测平台，如基于纳米酶的酶联免疫吸附测定和侧向流免疫测定，用于检测大肠杆菌、沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌等病原体。尽管取得了这些进展，但大多数现有综述都局限于某些方面，如材料合成或催化机制，而对从病原体识别、信号转导到智能信号解码的整个传感链的系统性剖析仍然缺乏。这一差距阻碍了对如何最佳利用纳米酶功能和基于纳米酶的生物传感器设计，并将其与快速发展的人工智能工具相结合的整体理解。机器学习通过自动从海量数据中学习和发现模式，极大地提高了分析检测的自动化、智能化、精确度和效率，在分析化学领域已得到广泛研究。

本综述根据最新进展，全面概述在食源性致病菌检测背景下向智能纳米酶生物传感的范式转变。简要阐述了各种类型的纳米酶在基础配位化学中的催化特性和应用原理，如过氧化物酶样、氧化酶样、过氧化氢酶样、漆酶样、超氧化物歧化酶样等。全面讨论了纳米酶与食源性致病菌之间通过抗体、核酸、抗生素、抗菌肽、噬菌体、多糖等进行的识别，重点强调了它们与目标细菌的特定相互作用机制。此外，还同等重要地探讨了基于纳米酶的食源性致病菌生物传感器在多种检测模式下的信号转导和放大，如比色法、表面增强拉曼散射、荧光法、光热法、电化学法、化学发光法和电致化学发光法。本综述进一步讨论了新兴的传感架构，包括侧向流免疫测定、纳米酶酶联免疫吸附测定、微流控平台和传感器阵列。本综述特别强调了整合机器学习技术以提高基于纳米酶的生物传感器的多重检测能力、灵敏度和准确性。最后，提出了用于食品安全监测的智能纳米酶传感平台目前面临的挑战和未来展望。

图文赏析

图形摘要

图1. 用于生物传感的纳米酶活性

图2. 抗体介导的纳米酶识别机制

图3. 核酸介导的纳米酶识别机制

图4. 噬菌体介导的纳米酶识别机制

图5. 比色模式

图6. 光热模式

图7.电化学模式

图8. 化学发光模式

图9.机器学习进行信号解码示意图

图10.机器学习提高基于纳米酶的生物传感器的灵敏度和准确性

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217259

专家/团队介绍

通讯作者简介：王建龙，西北农林科技大学教授，国务院政府特殊津贴获得者，国家重点研发计划国际合作重点专项首席科学家，陕西省省级食品安全创新团队负责人，省级“科学家+工程师”创新团队首席科学家。入选教育部新世纪优秀人才、陕西省杰出青年、陕西省创新人才推进计划中青年科技创新领军人才等人才计划，曾获陕西青年科技奖、中国分析测试协会科学技术奖一等奖、陕西省高等学校科学技术奖一等奖（2项）等科研奖励。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省杰出青年基金等各类国家级、省部级以及企业横向项目二十余项，近五年，以通讯作者身份在 Sci. Adv., Sci. Bull., Angew. Chem., Adv. Mater., Adv. Sci., ACS Nano, Anal. Chem., Aggregate 等国际权威学术期刊发表论文200余篇。担任《Trends in Food Science & Technology》编委、《食品研究与开发》编委、《分析测试学报》编委、《食品质量安全检测学报》编委、青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室客座研究员、国家食药同源产业科技创新联盟理事、陕西省质量技术监督局计量与检验检测专业委委员。

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