王曉岑，井晶，滕剛，王哲，于艷燕

1(黑龍江省孤兒職業(yè)技術(shù)學(xué)校，哈爾濱黑龍江，150025)

2(哈爾濱工業(yè)大學(xué)極端環(huán)境營(yíng)養(yǎng)與防務(wù)研究所，哈爾濱黑龍江，150090)

3(哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱黑龍江，150090)

4(北大荒馬鈴薯研究院，哈爾濱 黑龍江，161005)

納米傳感器將納米技術(shù)與物理、化學(xué)、生物和信息技術(shù)融合，較傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置比，具有尺寸小、質(zhì)量輕、能耗低、選擇性強(qiáng)、檢出限低等特點(diǎn)。2005年，納米傳感器全球市場(chǎng)價(jià)值是1.85億美元，而到了2012年，其市場(chǎng)價(jià)值飆升至172億美元，預(yù)計(jì)到2020年，納米相關(guān)產(chǎn)業(yè)將給全球經(jīng)濟(jì)帶來(lái)3萬(wàn)億美元的市場(chǎng)價(jià)值，并在今后10年提供600萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。時(shí)至今日，該領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)取得了蓬勃發(fā)展，已經(jīng)有許多專門的公司在制造納米傳感器，并已應(yīng)用到電子計(jì)算機(jī)、通信、能源生產(chǎn)、醫(yī)藥和食品等多個(gè)領(lǐng)域［1-2］。食品質(zhì)量安全對(duì)消費(fèi)者的健康是至關(guān)重要的，納米傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)食品中氣體、香味、化學(xué)污染物和病原體的變化，能在源頭上控制食品的質(zhì)量，提示消費(fèi)者在產(chǎn)品新鮮程度和風(fēng)味鼎盛時(shí)期及時(shí)購(gòu)買，這不但有利于食品質(zhì)量的控制，而且這種技術(shù)也有助于提高食品安全性并降低食源性疾病的發(fā)生機(jī)率。例如，納米傳感器可以直接放入食品包裝材料中，在那里它們將作為“電子舌頭“或“鼻子”檢測(cè)食品腐敗變質(zhì)過(guò)程中釋放的化學(xué)物質(zhì)，它們捕捉反映食品氣味、微生物、毒素和污染物的信號(hào)后，通過(guò)改變條帶顏色或生成相關(guān)信號(hào)等來(lái)表征食品的質(zhì)量［3-4］。

1 納米小分子傳感器

用來(lái)檢測(cè)食品中小分子的納米傳感器，是基于金屬納米粒子與被檢測(cè)物發(fā)生顯色反應(yīng)，產(chǎn)物濃度與吸光度值之間呈線性關(guān)系，根據(jù)比色法來(lái)檢測(cè)目標(biāo)物在食品中的含量。逯樂(lè)慧等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，紅色的金納米粒子——氰尿酸基團(tuán)與三聚氰胺結(jié)合呈現(xiàn)藍(lán)色，當(dāng)樣品中沒(méi)有三聚氰胺時(shí)，顯色為紅色，隨著三聚氰胺含量的升高，藍(lán)色逐漸變深。通過(guò)這種技術(shù)可以精確檢測(cè)原料奶和嬰兒配方奶粉中三聚氰胺的含量，檢出限是 2.50 μg/L［5］。用 18-冠醚-6 修飾的黃金納米粒子(GNPs)能與胺形成復(fù)合物，該GNPs的表面等離子體共振條帶具有較高的消光系數(shù)和光譜靈敏度，通過(guò)視覺(jué)觀察和光譜分析均可實(shí)現(xiàn)三聚氰胺快速、靈敏的檢測(cè)，三聚氰胺的檢測(cè)范圍是10～500 μg/L，檢出限為6 μg/L，這遠(yuǎn)低于美國(guó)食品和藥品管理局對(duì)嬰兒配方奶粉中三聚氰胺1 mg/L的容許量［6］。除利用檢測(cè)物吸收光的顯色反應(yīng)外，小分子檢測(cè)系統(tǒng)還能借助于熒光標(biāo)記技術(shù)。例如，熒光增強(qiáng)酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(EFLISA)，可檢測(cè)食品中以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的分析物。麥膠蛋白(Gli)是導(dǎo)致麥膠性腸病的主要原因，Maria Staiano等采用銀納米粒子島膜(SIFs)和經(jīng)羅丹明標(biāo)記的抗麥膠蛋白抗體結(jié)合的傳感器，應(yīng)用金屬增強(qiáng)熒光釋放法(TIRF)檢測(cè)食品中的麥膠蛋白，檢出限是60 μg/L。傳感器示意圖如圖1所示，首先Gli被SIFs表面涂有抗Gli的抗體捕獲，然后捕獲后的Gli與經(jīng)熒光標(biāo)記的抗-Gli抗體孵育，經(jīng)熒光團(tuán)標(biāo)記的抗Gli抗體與抗原結(jié)合的信號(hào)通過(guò)TIRF檢測(cè)。

圖1 傳感器原理示意圖［7］Fig.1 Principle of sensor［7］

這種方法能精確檢出無(wú)麩質(zhì)食品中濕面筋含量，對(duì)麥膠性腸病易感人群的飲食選擇具有指導(dǎo)意義［7］。逯樂(lè)慧等發(fā)明了一種以金納米粒子為基礎(chǔ)的熒光傳感器，利用氰化物腐蝕誘導(dǎo)金納米團(tuán)簇發(fā)生熒光猝滅的原理，來(lái)檢測(cè)食品、土壤、水和生物樣品中的氰化物，由于氰化物和金納米團(tuán)簇中金原子的埃爾斯納反應(yīng)，該傳感器有很好的選擇性。此傳感器檢測(cè)氰離子的檢出限可達(dá)到2.0×10-7mol/L，這約等于世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中氰化物上限(2.7×10-6mol/L)的1/14。此外，將氰化物標(biāo)準(zhǔn)品分別摻入到地下水、自來(lái)水、池塘水和湖水等一些水樣后，再使用傳感系統(tǒng)進(jìn)行分析表明，這種方法的加標(biāo)回收率大于93%［8］。Vicky等發(fā)明了以脂質(zhì)體為基礎(chǔ)的納米生物傳感器，能檢出含量極低的有機(jī)磷農(nóng)藥敵敵畏和對(duì)氧磷。他們將乙酰膽堿酯酶、吡喃酮(熒光pH指示劑)固定在納米脂質(zhì)體的內(nèi)部，當(dāng)酶促反應(yīng)發(fā)生時(shí)，光信號(hào)被捕捉。增加農(nóng)藥量能導(dǎo)致乙酰膽堿酯酶的活性降低，從而脂質(zhì)中熒光pH指示劑的信號(hào)減弱。當(dāng)敵敵畏和對(duì)氧磷下降到10-10mol/L水平時(shí)，脂質(zhì)體的生物傳感器信號(hào)才減弱。這種生物傳感器系統(tǒng)已成功應(yīng)用于飲用水樣品中有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)［9］。Ellen等利用發(fā)光效率高的半導(dǎo)體納米晶體(核:CdSe-ZnS;殼:量子點(diǎn))和免疫熒光抗體制成的傳感器，采用夾心免疫法能同時(shí)檢測(cè)霍亂毒素、蓖麻毒素、志賀氏毒素和葡萄球菌腸毒素B。使用熒光抗體標(biāo)記量子點(diǎn)發(fā)光技術(shù)還能檢測(cè)出一些以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的細(xì)菌毒素，例如，肉毒毒素A已經(jīng)能在pmol/L的水平上檢出［10］。這種技術(shù)有益于提高食品安全性、降低食源性致病菌誘發(fā)疾病的機(jī)率。

在食品檢驗(yàn)中，以納米材料傳感器為基礎(chǔ)的電化學(xué)檢測(cè)也是一種流行方法，與比色法和熒光法相比，這種方法精度更高，它可以避免被檢測(cè)物對(duì)光的散射和吸收造成的系統(tǒng)誤差。許多電化學(xué)傳感器的工作原理是利用導(dǎo)電納米材料(如，碳納米管)聯(lián)結(jié)選擇性抗體，當(dāng)靶分析物結(jié)合到抗體時(shí)，通過(guò)檢測(cè)材料導(dǎo)電性的變化來(lái)推算分析物的含量。由藍(lán)藻產(chǎn)生的微囊藻毒素-LR(MCLR)是水污染的罪魁禍?zhǔn)字?，Nicholas等發(fā)現(xiàn)，將MCLR抗體綁定到單壁碳納米管表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流的變化，根據(jù)檢測(cè)物濃度與電流強(qiáng)度的線性關(guān)系可推算出MCLR的檢出范圍是0.6～10 nmol/L，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織應(yīng)用于飲用水中MCLR的檢測(cè)，如圖2所示［11］。

圖2 MCLR的檢測(cè)結(jié)果(a)和檢測(cè)校準(zhǔn)曲線(b)和(c)［11］Fig.2 The sensing results of MCLR(a)and the calibration curve of determination(b)and(c)［11］

類似的方法有，利用金納米粒子和葡萄糖敏感酶制成的生物傳感器可用于檢測(cè)商業(yè)飲料中葡萄糖的含量［12］，一種可重復(fù)使用的壓電金納米粒子免疫傳感器，已經(jīng)被應(yīng)用到檢測(cè)牛奶樣品中黃曲霉毒素B1，該方法的檢出限是10 ng/L［13］。其他以電化學(xué)為基礎(chǔ)的納米材料傳感器包括:基于氧化鈰納米粒子和殼聚糖納米復(fù)合材料檢測(cè)食源性真菌污染物，如赭曲霉毒素A、金黃色葡萄球菌［14］;分別用硅納米線晶體管和碳納米管(CNTs)檢測(cè)金色葡萄球菌腸毒素B和霍亂毒素［15-16］。使用碳納米管能定性和定量檢測(cè)食品中的著色劑(軟飲料中的麗春紅4R、誘惑紅;番茄醬或辣椒粉中的蘇丹紅1號(hào)［17-18］)，并且著色劑的含量與其特定氧化峰值呈線性關(guān)系。需要注意的是分析物不限于有害物質(zhì):一項(xiàng)研究表明，基于碳納米管的電化學(xué)檢測(cè)的微流體裝置，可用來(lái)檢測(cè)蘋果和香子蘭豆中抗氧化物質(zhì)、風(fēng)味物質(zhì)和維生素的含量［19］。

2 納米氣敏傳感器

包裝內(nèi)多余的水分和氧氣是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的重要原因，但許多分析包裝內(nèi)水分和氣體含量的方法必須破壞包裝。食品的傳統(tǒng)檢驗(yàn)采取抽檢方式，這種方式需要大量資金和時(shí)間投入，且不能確保未抽到的產(chǎn)品達(dá)到食品質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)控食品包裝頂空氣體含量是保障食品安全的有效措施。Mills等將納米TiO2或納米SnO2顆粒與氧化還原染料(亞甲基藍(lán))結(jié)合，制成的光敏變色檢測(cè)器，可用于檢測(cè)食品包裝內(nèi)的氧氣，當(dāng)包裝內(nèi)有氧存在時(shí)，檢測(cè)器的條帶由白色變?yōu)樗{(lán)色，雖然這種方法很難定量分析食品包裝內(nèi)的氧氣含量，但它仍然能給消費(fèi)者和零售商提供一個(gè)簡(jiǎn)單、直觀的評(píng)判方法，并確保氣調(diào)包裝(MAP)的密封和完整性［20］。一種基于碳包覆納米銅粒子分散在硅表面活性劑膜中的光學(xué)濕度傳感器，可用于食品包裝內(nèi)水分含量的測(cè)定，在潮濕的環(huán)境中，聚合物基體的溶脹引起納米粒子分離度增大，這些變化導(dǎo)致傳感器反射或吸收不同顏色的光，呈現(xiàn)不同的顏色。從而可在不破壞包裝的情況下，根據(jù)傳感器的不同顏色來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)包裝內(nèi)的水分含量［21］。Christoph von Bultzingslowen等研制了一種帶CO2檢測(cè)裝置的氣調(diào)包裝，它是將熒光pH指示劑1-羥基芘-3，6，8-三磺酸(HPTS)固定在經(jīng)疏水性有機(jī)改性的二氧化硅基質(zhì)上(ORMOSIL)。使用十六烷基三甲基氫氧化銨作為內(nèi)部緩沖系統(tǒng)。通過(guò)雙熒光體定位技術(shù)(DLR)，按照相位法測(cè)量熒光的壽命，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)CO2含量的目的。這種CO2傳感器的檢測(cè)范圍是0.08% ～100%，分辨率達(dá)到1%，并且與O2交叉靈敏度只有0.6%［22］。其他一些與食品質(zhì)量安全相關(guān)的氣體傳感器系統(tǒng)包括:利用二萘嵌苯熒光納米纖維，采用熒光淬滅法檢測(cè)魚(yú)和肉腐敗時(shí)產(chǎn)生的胺，理論檢出限可達(dá)到ng/L水平［23-24］;利用SnO2納米顆粒和TiO2微米棒復(fù)合材料的電導(dǎo)變化，檢測(cè)肉腐敗產(chǎn)生的胺，檢出限能達(dá)到 mg/L水平［25］;利用 ZnOTiO2納米復(fù)合材料或SnO納米帶的一系列電子傳感器，可檢測(cè)食品中是否存在的揮發(fā)性有機(jī)物，包括丙酮、乙醇和一氧化碳［26-27］;WO3-SnO2納米復(fù)合材料制備的傳感器能檢測(cè)乙烯氣，這項(xiàng)技術(shù)在評(píng)價(jià)果蔬成熟方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值［28］。

3 納米微生物傳感器

食源性致病菌是引發(fā)食物中毒的重要因素，因此開(kāi)發(fā)方便快捷、成本低廉的食源性致病菌檢測(cè)裝置尤為重要。常用的生物檢測(cè)方法是，基于選擇性抗體-抗原相互作用的免疫學(xué)檢測(cè)。以納米材料為基礎(chǔ)的微生物傳感器采用了同樣的方法，他們具有光學(xué)和電學(xué)性能相結(jié)合的特點(diǎn)，易功能化表面，所以與基于宏觀材料的化學(xué)或生物方法相比，有更靈敏的選擇性和更快的檢測(cè)速度。由于納米材料獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性能，越來(lái)越多地依賴納米材料的病原體檢測(cè)正逐漸代替了傳統(tǒng)的微生物分析方法。

當(dāng)檢測(cè)復(fù)雜基質(zhì)時(shí)(如食品樣品混濁，光的散射，顏色多樣和其他許多干擾等)，食品系統(tǒng)的檢測(cè)要求目標(biāo)生物與周圍的環(huán)境隔離，確保信號(hào)—噪聲比足夠大，以便于觀察。通常情況下，這種技術(shù)被稱為免疫磁性分離法(IMS)。IMS是利用磁性納米顆粒與選擇性抗體結(jié)合，能從食品基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)靶相生物目標(biāo)的快速分離，可在樣品的前處理中使用。磁性納米顆粒由于其極高的比表面積，有利于提高分析物的捕獲效率，捕獲的分析物經(jīng)純化后即可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的分析檢測(cè)，如圖3所示。

特定的細(xì)菌菌株或菌種的選擇性抗體(如大腸桿菌)被綁定到磁性納米粒子的表面(如三氧化二鐵)。如果目標(biāo)分析物存在于復(fù)雜的基質(zhì)中(如食物、血液等)，且有許多潛在的干擾(如其他細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、食物或血液等)。把功能化的納米粒子添加到基質(zhì)后，它們能有選擇地、高效地捕獲目標(biāo)分析物。當(dāng)把上清液傾倒出后，剩下的就是經(jīng)磁場(chǎng)隔離的與磁性納米顆粒結(jié)合的分析物。然后對(duì)余下的物料進(jìn)行定量分析。

在人工污染的牛奶中，連接選擇性單核細(xì)胞增生李斯特菌抗體的磁性氧化鐵納米粒子也可以用來(lái)有效地分離目標(biāo)菌種，并通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR(RT-PCR)對(duì)他們進(jìn)行分析檢測(cè)［29］。IMS還被用于從新鮮碎牛肉中分離大腸埃希菌，捕集效率＞94%，且對(duì)非測(cè)試的細(xì)菌沒(méi)有干擾［30］。磁性納米粒子不僅可以從基質(zhì)中綁定和隔離微生物，他們還可以將分離和檢測(cè)目標(biāo)微生物同時(shí)進(jìn)行。相對(duì)于那些靶標(biāo)生物，具有更小尺寸的納米粒子與目標(biāo)檢測(cè)物結(jié)合前后，會(huì)產(chǎn)生比較大的、很容易觀察到的電/光特性的變化，這使得微生物檢測(cè)變得更加容易。有許多例子表明了納米材料在這方面的應(yīng)用，磁性納米粒子可用于從污染全脂奶中分離副結(jié)核分枝桿菌，并且通過(guò)觀察共軛誘導(dǎo)的磁性顆粒凝聚在水質(zhì)子附近的自旋—自旋弛豫時(shí)間(T2)來(lái)確定細(xì)菌的含量，此方法不易受基質(zhì)中其他細(xì)菌干擾［31］。與其相類似的方法還有，通過(guò)測(cè)量結(jié)合的和未結(jié)合的氧化鐵顆粒磁化率的變化(顆粒流體動(dòng)力學(xué)體積的相關(guān)變化)能有效檢測(cè)被感染的牛血清中的布魯氏菌抗體［32］。高度靈敏的納米技術(shù)還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是能減少檢測(cè)所需的時(shí)間。El-Boubbou利用糖分子附著的磁性納米氧化鐵顆粒，只用5 min就能在樣品上清液中分離88%的大腸桿菌，然后用熒光染色法對(duì)大腸桿菌進(jìn)行定量分析［33］。Irudayaraj等改進(jìn)了這種方法，使用菌株特異性抗體(大腸桿菌O157:H7抗體或鼠傷寒沙門氏菌抗體)代替糖分子，在2%的牛奶和菠菜提取物中分離靶標(biāo)生物，并用紅外光譜法定量檢測(cè)，檢測(cè)范圍是104～105CFU/mL，30 min內(nèi)即可完成全部實(shí)驗(yàn)［34］。李延斌等利用IMS從試驗(yàn)樣品中分離大腸桿菌，半導(dǎo)體納米晶體(量子點(diǎn))作為熒光標(biāo)記，檢測(cè)范圍為103～107CFU/mL，總檢測(cè)時(shí)間只有2 h，而傳統(tǒng)的細(xì)菌平板培養(yǎng)方法為18～24 h［35］。納米材料還可以用于多重分析檢測(cè)，條形碼式檢測(cè)方法就是利用選擇性抗體結(jié)合到多金屬納米線的特定區(qū)域磁場(chǎng)，采用光學(xué)方法檢測(cè)細(xì)菌、病毒和蛋白質(zhì)毒素［36］。

電化學(xué)與納米材料配合使用也能有效檢測(cè)食品中的微生物，利用選擇性抗體作為傳感元件、導(dǎo)電納米材料作為電信號(hào)元件制成的傳感器被用來(lái)檢測(cè)食品中的致病微生物，通過(guò)變化整個(gè)納米級(jí)元件的電路、電導(dǎo)或電阻即可被用來(lái)檢測(cè)相應(yīng)的微生物。李延斌等發(fā)明了涂有選擇性的單核細(xì)胞增生李斯特菌抗體的導(dǎo)電二氧化鈦納米線束，并將它們置于2個(gè)金電極之間，在受污染的樣品中，細(xì)菌與抗體結(jié)合使納米線束的阻抗發(fā)生變化。利用這種技術(shù)，他們能夠在1 h內(nèi)完成對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特菌的檢測(cè)，檢出限低至4.7×102CFU/mL，并不受其他食源性致病菌的干擾，傳感器工作原理如圖4所示［37］。

圖4 基于阻抗原理檢測(cè)細(xì)菌的示意圖［37］Fig.4 Impedance-based detection of bacteria［37］

圖4-a中，經(jīng)正丁巰醇配體保護(hù)的金電極，用導(dǎo)電的TiO2納米線束連接。目標(biāo)細(xì)菌選擇性抗體被綁定到納米線束上。當(dāng)傳感器置于含目標(biāo)生物的復(fù)雜基質(zhì)中時(shí)，經(jīng)綁定的電阻就會(huì)發(fā)生改變，因此細(xì)菌與抗體的結(jié)合很容易被觀察到。圖4-b表明在對(duì)照介質(zhì)中，金電極兩端電阻沒(méi)有變化。圖4-c表明在細(xì)菌介質(zhì)中，免疫選擇綁定的電極中電阻變化明顯。

Sudeshna開(kāi)發(fā)了一種生物傳感器，它是通過(guò)捕捉抗原—抗體相互作用后電子電荷流動(dòng)所產(chǎn)生的阻力信號(hào)，來(lái)反映食品中的蠟樣芽胞桿菌的含量。該生物傳感器使用選擇性抗體作為傳感元件、聚苯胺納米線作為分子的電信號(hào)傳感器。這種傳感器包含四個(gè)膜，即樣品前處理、共軛、捕獲和吸收膜。檢測(cè)技術(shù)是基于毛細(xì)管流動(dòng)原理，允許液體樣品從一個(gè)膜運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)膜。從樣品前處理到最終檢出結(jié)果僅用時(shí)6 min，該傳感器的檢測(cè)范圍是 10 ～ 102CFU/mL［38］。Raquel等將抗沙門氏菌抗體吸附于單壁碳納米管上，并涂裝吐溫20進(jìn)行保護(hù)，以防止其他細(xì)菌或蛋白質(zhì)的非特異性結(jié)合，能在1 h內(nèi)完成沙門氏菌的檢測(cè)，且能排除化膿性鏈球菌和宋內(nèi)氏志賀氏菌對(duì)檢出結(jié)果的干擾，檢出限為 1.0 ×102CFU/mL［39］。So Hyemi等發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管(SWNTFET)綁定大腸埃希氏菌后，導(dǎo)電率下降50%以上，這種材料為微生物快速檢測(cè)提供了平臺(tái)［40］。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段，納米傳感器技術(shù)可以與傳統(tǒng)的抽檢法結(jié)合，雖然仍不能反映全部產(chǎn)品的質(zhì)量，但較傳統(tǒng)檢測(cè)方法能更加精確、迅捷的檢測(cè)食品質(zhì)量。將納米傳感器整合到食品包裝的無(wú)創(chuàng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法，雖然能動(dòng)態(tài)監(jiān)控食品的質(zhì)量，但是當(dāng)納米傳感器捕獲食品的相關(guān)信息時(shí)，納米粒子也可能從包裝材料中遷移到食品中去，需要注意其使用的安全問(wèn)題，必須對(duì)納米粒子進(jìn)行全面的安全評(píng)估后才能使用。

納米傳感器從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到在食品工業(yè)中的應(yīng)用，尚處于起步階段。制約納米傳感器發(fā)展的因素主要有以下幾個(gè)方面，(1)納米材料成本。制造納米傳感器的材料，如金、銀等材料的價(jià)格昂貴，廣泛應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致使用成本過(guò)高。(2)納米材料安全性。有些材料，如金、銀或硅等材料在宏觀尺度上會(huì)損害人類和動(dòng)物的健康，當(dāng)他們以納米尺度存在時(shí)，納米粒子有更強(qiáng)的反應(yīng)活性，可能會(huì)產(chǎn)生更大的毒性。這些物質(zhì)在體內(nèi)導(dǎo)致氧化應(yīng)激增加，反過(guò)來(lái)又可以產(chǎn)生自由基，可能導(dǎo)致DNA突變，誘發(fā)癌癥，甚至造成死亡。(3)納米傳感器與宏觀世界的聯(lián)系問(wèn)題。納米傳感器需要一系列配套裝置，它們能在納米尺寸上與傳感器建立聯(lián)系，這樣才能實(shí)現(xiàn)納米傳感器與宏觀世界的雙向溝通。為了解決上述問(wèn)題，亟待研發(fā)成本低廉、進(jìn)入人體不產(chǎn)生毒副作用的新納米材料來(lái)替代現(xiàn)有的致毒材料。建立健全完善的納米材料安全評(píng)價(jià)體系也是非常必要的，只有做到有章可循、有據(jù)可查，才能推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)既安全又快速地發(fā)展。加大力度開(kāi)發(fā)高相容性的納米級(jí)集成電路，使納米傳感器與計(jì)算機(jī)建立聯(lián)結(jié)，并創(chuàng)建相應(yīng)的程序軟件，將使試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析更加精確。

［1］ Zatirostami A.Performance materials，nano-biotechnology in agriculture as biological sensors［J］.Australin Journal of Basic and Applied Sciences，2011，5(8):981-985.

［2］ Roco M C，Mirkin C A，Hersam M C.Nanotechnology research directions for societal needs in 2020［M］.Springer，2010:1-29.

［3］ Dirk Lange，Christoph Hagleitner，Andreas Hierlemann，et al.Complementary metal oxide semiconductor cantilever arrays on a single chip:mass-sensitive detection of volatile organic compounds［J］.Analytical Chemistry，2002，74(13):3 084-3 095.

［4］ Garcia M，Aleixandre M，Gutiereez J，et al.Electronic nose for wine discrimination［J］.Sensors and Actuators B:Chemical，2006，113(2):911-916.

［5］ Kelong Ai，Yanlan Liu，Lehui Lu.Hydrogen-bonding recognition-induced color change of gold nanparticles for visual detection of melamine in raw milk and infant formula［J］.Journal of the American Chemical Society，2009，131(27):9 496-9 497.

［6］ Hua Kuang，Wei Chen，Wenjing Yan，et al.Crown ether assembly of gold nanoparticles:Melamine sensor［J］.Biosensors and Bioelectronics，2011，26(5):2 032-2 037.

［7］ Maria Staiano，Evgenia G Matveeva，Mauro Rossi，et al.Nanostructured silver-based surfaces:new emergent methodologies for and easy detection of analytes［J］.ACS Applied Materials＆ Interfaces，2009，1(12):2 909-2 916.

［8］ Yanlan Liu，Kelong Ai，Lehui Lu，et al.Gold-nanocluster-based fluorescent sensors for highly sensitive and selective detection of cyanide in water［J］.Advanced Functional Materials，2010，20(6):951-956.

［9］ Vicky Vamvakaki，Nikos A.Chaniotakis.Pesticide detec-tion with a liposome-based nano-biosensor［J］.Biosensors and Bioelectronics，2007，22(12):2 848-2 853.

［10］ Ellen R.Goldman，Aaron R.Clapp，George P.Anderson，et al.Multiplexed toxin analysis using four colors of quantum dot fluororeagents［J］.Analytical Chemistry，2004，76(3):684-688.

［11］ Libing Wang，Wei Chen，Nicholas A Kotov，et al.Simple，rapid，sensitive，and versatile SWNT-paper sensor for envirnomental toxin detection competitive with ELISA［J］.Nano Letters，2009，9(12):4 147-4 152.

［12］ Caglar Ozdemir，F(xiàn)atma Yeni，Dliek Odaci，et al.Electrochemical glucose biosensing by pyranose oxidase immobilized in gold nanoparticale-polyaniline/AgCl/gelatin nanocomposite matrix［J］.Food Chemistry，2010，119(1):380-385.

［13］ Jin Xiaoyong，Jin Xuefang，Chen Liguo，et al.Piezoelectric immunosensor with gold nanoparticles enhanced competitive immunoreaction technique for quantification of Aflatoxin B1［J］.Biosensors and Bioelectronics，2009，24(8):2 580-2 585.

［14］ Kaushik A，Solanki P R，Pandey M K，et al.Cerium oxide-chitosan based nanobiocomposite for food borne mycotoxin detection［J］.Applied Physics Letters，2009，95(17):173703-173703-3.DOI:10.10631/1.3249586.

［15］ Nirankar N Mishra，Wusi C Maki，Eric Cameron，et al.Ultra-sensitive detection of bacterial toxin with silicon nanowire transistor［J］.Lab Chip，2008，8(6):868-871.

［16］ Subramanian Viswanathan， Wu Li-chen， Ming-ray Huang，et al.Electrochemical immunosensor for cholera toxin using liposomes and poly(3，4-ethylenedioxythiophene)-coated carbon naotubes［J］.Analytical Chemistry，2006，78(4):1 115-1 121.

［17］ Zhang Yu，Zhang Xiaojun，Lu Xiaohua，et al.Muti-wall carbon nanotube film-based electrochemical sensor for rapid detection of Ponceau 4R and Allura Red［J］.Food Chemistry，2010，122(3):909-913.

［18］ Mo Zhirong，Zhang Yafen，Zhao Faqiong，et al.Sensitive voltammetric determination of Sudan I in food samples by using Gemini surfactant-ionic liquid-multiwalled carbon nanotube composite film modified glassy carbon electrodes［J］.Food Chemistry，2010，121(1):233-237.

［19］ Gonzalez Crevillen A，Monica Avila，Martin Pumera，et al.Food analysis on microfluidic devices using ultrasensitive carbon nanotubes dectectors［J］.Analytical Chemistry，2007，79(19):7 408-7 415.

［20］ Andrew Mills.Oxygen indicators and intelligent inks for packaging food［J］.Chemical Society Reviews，2005，34(12):1 003-1 011.

［21］ Norman A.Luechinger，Stefan Loher，Evagelos K.Athanassiou，et al.Highly sensitive optical detection of humidity on polymer/metal nanoparticle hybrid films［J］.Langmuir，2007，23(6):3 473-3 477.

［22］ Christoph von Bultzingslowen，Aisling K McEvoy，Colette McDoagh，et al.Sol-gel based optical carbon dioxide sensor employing dual luminophore referencing for application in food packaging technology［J］.Analyst，2002，127(11):1 478-1 483.

［23］ Che Yanke，Yang Xiaomei，Stephen Loser，et al.Expedient vapor probing of organic amines using fluorescent nanofibers fabricated from an n-type organic semiconductor［J］.Nano Letters，2008，8(8):2 219-2 223.

［24］ Yanke Che，Ling Zang.Enhanced fluorescence sensing of amine vapor based on ultrathin nanofibers［J］.Chemical Communications，2009，34:5 106-5 108.

［25］ Zhang Wen-hui，Zhang Wei-de.Fabrication of SnO2-ZnO nanocomposite sensor for selective sensing of trimethylamine and the freshness of fishes［J］.Sensors and Actuators B:Chemcial，2008，134(2):403-408.

［26］ Comini E，F(xiàn)aglia G，Sberveglieri G，et al.Tin oxide nanobelts electrical and sensing properties［J］.Sensors and Actuators B:Chemical，2005，111-112(11):2-6.

［27］ Davide Barreca，Elisabetta Comini，Angelo P.Ferrucci，et al.First example of ZnO-TiO2nanocomposites by chemical vapor deposition:structure，morphology，composition，and gas sensing performances［J］.Chemistry of Materials，2007，19(23):5 642-5 649.

［28］ Yootana Pimtong-Ngam，Sirithan，Jiemsirilers，Sitthisuntorn Supothina.Preparation of tungsten oxide-tin oxide nanocomposites and their ethylene sensing characteristics［J］.Sensors and Actuators A:Physical，2007，139(1/2):7-11.

［29］ Hua Yang，Liangwei Qu，Adrienne N.Wimbrow.Rapid detection of Listeria monocytogenes by nanoparticle-based immunomagnetic separation and real-time PRC［J］.International Journal of Food Microbiology，2007，118(2):132-138.

［30］ Madhukar Varshney，Liju Yang，Li Suxiao et al.Magnetic nanoparticle-antibody conjugates for the separation of Escherichia coli O157:H7 in ground beef［J］.Journal of Food Protection，2005，68(9):1 804-1 811.

［31］ Charalambos Kaittanis，Saleh A.Naser and J.Manuel Perez.One-step，nanoparticle-mediated bacterial detection with magnetic relaxation［J］.Nano Letters，2007，7(2):380-383.

［32］ Andrea Fornara，Petter Johansson，Karolina Petersson，et al.Tailored magnetic nanoparticles for direct and sensitive detection of biomolecules in biological samples［J］.Nano Letters，2008，8(10):3 423-3 428.

［33］ Kheireddine El-boubbou， Cyndee Gruden and Xuefei Huang.Magnetic glycol-nanoparticles:a unique tool for rapid pathogen detection，decontamination，and strain differentiation［J］.Journal of the American Chemistry Society，2007，129(44):13 392-13 393.

［34］ Sandeep P Ravindranath，Lisa J Mauer，Joseph Irudayaraj，et al.Biofunctionalized magnetic nanoparticle integrated mid-infrared pathogen sensor for food matrices［J］.Analytical Chemistry，2009，81(8):2 840-2 846.

［35］ Xiao-Li Su and Yanbin Li.Quantum dot biolabeling coupled with immunomagnetic separation for detection of Escherichia coli O157:H7［J］.Analytical Chemistry，2004，76(16):4 806-4 810.

［36］ Tok J B H，Chuang F Y S，Kao M C，et al.Metallic striped nanowires as multiplexed immunoassay platforms for pathogen detection［J］.Angewandte Chemie International Edition，2006，45(41):6 900-6 904.

［37］ Wang Ronghui，Ruan Chuanmin，Li Yanbin，et al.TiO2nanowire bundle microelectrode based impedance immunosensor for rapid and sensitive detection of Listeria monocytogenes［J］.Nano Letters，2008，8(9):2 625-2 631.

［38］ Sudeshna Pal，Evangelyn C Alocija，F(xiàn)rances P Downes.Nanowire Labeled direct-charge transfer biosensor for detecting Bacillus species［J］.Biosensors and Bioelectronics，2007，22(9/10):2 329-2 336.

［39］ Raquel A Villamizar，Alicia Maroto，Xavier Rius F，et al.Fast detection of Salmonella Infantis with carbon nanotube field effect transistors［J］.Biosensors and Bioelectronics，2008，24(2):279-283.

［40］ Hye-Mi So，Dong-Won Park，Eun-Kyoung Jeon，et al.Detection and tier estimation of escherichia coli using aptamer-functionalized single-walled carbon-nanotube field-effect transistors［J］.Small，2008，4(2):197-201.