刘嘉玮｜吴龙｜李金华等 Sensors & Actuators B：一滴样品“三重读数”，磁分离+纳米酶让麻痹性贝毒检测更快更准

摘要：石房蛤毒素（Saxitoxin,STX）是一类会“封堵”神经细胞钠离子通道的强神经毒素，常在贝类、鱼类、蟹类等海产品中富集，带来严峻的食品安全风险。为避免传统单一检测手段“量程窄、易受基质干扰、缺乏交叉验证”的痛点。中国科学院地质与地球物理研究所潘永信/李金华团队联合海南大学吴龙团队提出一种磁分离增强的三模态适配体传感器：在同一平台上同时输出比色（CA）+荧光（FL）+表面增强拉曼（SERS）三套互相校验的信号，实现STX在0.1–1000 nM超宽范围内的定量检测，SERS模式检出限低至0.095 nM，并在虾、花螺、蛤蜊等真实海鲜基质中表现出稳定可靠的回收率。

图1 三模态探针的构建与检测流程示意——探针组装、STX触发解离、磁分离后在不同相中读出三种信号。

1. 为什么要做：海产品里的“隐形神经毒素”，最怕“测不准”

STX由海洋甲藻与淡水蓝藻等产生，可通过食物链进入海产品。它通过阻断电压门控钠通道引发麻木、弛缓性瘫痪，严重时可致呼吸衰竭，因此需要在环境与食品样品中实现快速、灵敏且准确的检测。但在真实样品里，油脂、蛋白、盐离子等“背景噪声”很容易让单一检测模式出现偏差：要么量程不够宽，要么抗干扰不够强，更缺少“第二把尺子”来复核结果。该研究瞄准这一痛点问题，让一个样品同时给出三种独立光学读数，形成“交叉验证”，把误判率和基质干扰降下来，同时把有效定量范围拉宽。

图2 三模态适配体传感器检测探针及其组分的表征。（a）磁性纳米颗粒（MNP）、（b）银包覆磁性纳米颗粒（MNP@Ag）、（c）Pt/Au 纳米酶（NZs）以及（d）最终组装的检测探针的 TEM 图像。（e）检测探针的 HAADF-STEM 图像，用于展示其结构组成细节。（f、h）Probe 1 的 UV-vis 吸收光谱，（g）FTIR 光谱，以及（i）ζ 电位分析。（j）Probe 2 的 UV-vis 吸收光谱与（k）ζ 电位分析。

1. 核心思路：把检测做成“可拆装的分子乐高”，用磁铁一拉就分清信号

这套传感器的设计像一组“可拆装组件”：

• 探针1：磁性颗粒表面构建银壳并引入拉曼分子4-MBA，再接上识别STX的适配体（MNP@Ag@4-MBA-Apt），负责产生SERS信号；
• 探针2：Pt/Au纳米酶接上互补DNA（Pt/Au-cDNA），负责催化底物TMB反应（用于比色）并触发对量子点荧光的淬灭（用于荧光读数）。

关键在于“开关机制”：

• 没有STX时，两探针通过“适配体-互补DNA”杂交牢牢绑定，三种信号都被压低；
• 加入STX后，STX优先与适配体结合，导致两探针解离；随后通过磁分离把组分分开，三种信号在各自通道中“恢复可读”。

一句话说：用磁场把复杂样品“先洗干净”，再让三种物理信号同时给出答案。

图3 FL–UV-vis–SERS 三模态适配体传感器检测探针的可行性分析。（a–c）紫外分析模式。（d、e）荧光分析模式。（f）拉曼分析模式。

三、性能亮点：一套平台覆盖四个数量级，还能“三重互证”

该平台可实现0.1–1000 nM的宽范围定量，并在SERS模式下获得0.095 nM检出限。更重要的是三种模式“各司其职、相互兜底”：高浓度区间比色更稳，低浓度区间荧光与SERS更敏感，从而把“能测到”和“测得准”同时兼顾。

图4 （a）比色（CA）检测示意图；（b）不同 STX 浓度下的 UV-vis 响应；（c）650 nm 处 UV-vis 吸光度的标准曲线；（d）荧光（FL）检测示意图；（e）不同 STX 浓度下的荧光响应；（f）540 nm 处荧光强度的标准曲线；（g）SERS 检测示意图；（h）不同 STX 浓度下的拉曼光谱；（i）1074 cm⁻¹ 处拉曼峰强度的标准曲线。所有误差棒表示标准偏差，每组实验至少进行三次平行测试。

四、走向真实样品：在虾、花螺、蛤蜊里也能把STX“测对”

团队在虾、花螺、蛤蜊提取液中做加标回收实验（HPLC–MS筛查为阴性后采用标准加入法），三种模式都给出可用的回收率与RSD：例如回收率大致落在CA：85.51–127.27%、FL：70.00–126.00%、SERS：87.10–120.00%，对应RSD也保持在可接受范围内。同时，传感器展示出对常见海洋毒素的良好选择性、批间重复性（CA/FL/SERS的RSD分别约为1.33%、4.25%、6.54%）以及7天稳定性。

五、意义与前景：从“实验室能测”到“现场可用”的关键一步

这项工作把纳米酶催化放大、磁分离净化、三模信号互证打包进一个可拓展的平台，直接面向海产品安全与环境监测的“复杂基质难题”。作者也在结论中指出，下一步将推进与便携式仪器集成，以进一步增强现场应用能力。

研究成果发表于SNB（刘嘉玮，李月青，焦璐瑶，孙智多，吴龙*，潘永信，李金华*，Nanozyme and magnetic separation-enabled tri-modal aptasensor for sensitive and accurate detection of saxitoxin [J]. Sensors and Actuators: B. Chemical, 2025,444,138366. DOI: 10.1016/j.snb.2025.138366.）。研究得到了国家自然科学基金（42388101、42225402、32360622）等项目的资助。