杨帆1*，王苏仪1，刘晓飞2，崔琳琳2，Mario Marchisio3
（1、黑龙江省第二医院，暨黑龙江省中毒抢救治疗中心、黑龙江省劳动卫生职业病研究院 2、哈尔滨商业大学食品工程学院3、哈尔滨工业大学生命科学与技术学院，哈尔滨 150000）
【摘要】：近几年来，食品安全在我国已成为严重的公共卫生问题，食品的安全性成为消费者、政府监管机构的重要关注对象。生物传导芯片作为新兴的生物技术，具有高效、大信息量和高特异性的特点。本综述将具体论述已经开发的几种不同类型的生物传感芯片，并总结其各自的分析性能，包括检测的限制条件和分析时间。
【关键词】：生物传导芯片；食品；有害物质检测；应用进展

Progress in the application of bio-conducting chips in food safety testing
Yang Fan1,Wang Suyi1,Liu Xiaofei2,Cui Linlin2, Mario Marchisio3
(1.The Second Hospital of Heilongjiang Province, Heilongjiang Provincial Poison Treatment Center, Heilongjiang Provincial Labor Hygiene Occupational Disease Research Institute 2. School of Food Engineering, Harbin University of Commerce 3. School of Life Science and Technology, Harbin Institute of Technology，Harbin 150000)
【ABSTRACT】: In recent years, food safety has become a serious public health problem in China, and the safety of food has become an important concern of consumers and government regulatory agencies. As a new biotechnology, bioconducting chips are characterized by high efficiency, large information volume and high specificity. This review will detail several different types of biosensing chips that have been developed and summarize their respective analytical performance, including detection constraints and analysis time.
【KEY WORDS】: Bio-conducting chip;food;detection of harmful substances;application progress

1、引言
食品安全是一个与人民健康息息相关的重大问题，许多导致人类疾病的高风险因素是通过食品传播。近年来，食品成分中含有害有毒物质，如杀虫剂[1]，盐酸克伦特罗[2]，兽药[3]，生物毒素[4]等，已引起许多食品安全事故，而对于复合污染物，过敏原，病原体，添加剂等的检测分析和制作过程控制，对维护人们健康同样具有重大意义[5]。加强食品安全监管已成为各级政府的重要而紧迫的任务之一，但是，检测食品中的有害有毒物质存在许多困难，例如复杂基质样品，需要测试的有害有毒物质的各种类型和复杂成分，以及测试低含量的化合物等。利用气相色谱和高效液相色谱等传统测试仪器价格昂贵，样品处理步骤复杂，检测周期长，检测成本高，难以满足现场快速测量的要求，也不能用于有毒有害物质的早期监测。因此，食品工业需要适当的分析方法及技术手段来检查食品的安全性和质量[6]。
生物传感芯片是 20 世纪 90 年代在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化，能在短时间内对生物样品进行分析，快速准确地获取样品中大量的生物信息，其效率是传统检测手段的成百上千倍[7]。而生物传感芯片技术的原理，在于其采用原位合成或微矩阵点样等方法，将大量生物大分子如核酸片段、多肽片段(甚至组织切片)、细胞等样品有序地固定在硅胶片或聚丙烯酰胺凝胶等支持物表面，组成密集的二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中的靶分子杂交，通过特定的仪器(如激光共聚焦扫描）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，判断样品中靶分子的数量，从而达到分析检测的目的[8]。
本综述将具体论述已经开发的几种不同类型的生物传感芯片，包括用于检测食品中有毒有害物质的基于免疫测定和PCR的生物传感芯片，及表面等离子体共振传感芯片等。文章总结其各自的分析性能，包括检测的限制条件和分析时间。

2、生物传感芯片
2.1 侧流测定（LFA）
侧向流动测定（LFA）是一种极简单的免疫测定形式，其在诊断市场上获得极大的普及，源于LFA最著名的妊娠试验。使用者将一滴尿液样品施加到盒式装置上或将条带浸入尿液样品中。 如果出现两条粉红色的线条，怀孕；一条粉红色的线，没有怀孕；没线，测试失败。LFA本质上是预装有几种不同抗体的膜。这被认为是最简单的生物传感芯片形式之一，LFA当然可以用于检测食品中有毒有害物质的检测。
硝酸纤维素膜是LFA中最常用的材料。 这种膜的孔径在0.05至12μm之间变化，这决定了液体转运的速度和试验的灵敏度。当样品具有高粘度或含有脂肪球（例如牛奶）时，膜的材料选择和孔径特别重要[9]。核酸LFA利用一对引物（即对病原体核酸特异的核酸的短序列）代替抗体，并检测样品中这种核酸序列的存在。由于样品中此类核酸的量可能非常低，因此通常需要PCR扩增。Kong[10]等人通过LFA检测能量饮料和牛奶中叶酸的含量，Liu[11]等人则LFA方法快速的检测出食品中的相思豆毒素的含量。但是该方法由于PCR的扩增要求，核酸LFA并不适合外出应用[12]。
LFA非常易于使用且价格低廉。它可以在室温下储存，是一次性的，因此没有交叉污染问题。目前已报道的检测限为10ng/mL，用于蚊子血粉中的IgG[13]，血吸虫的0.2ng/mL尿液[14]，鱼精子中肺炎链球菌1ng/mL[15]，血清中梅毒螺旋体5ng/mL[16]。
2.2 ELISA 生物传感芯片
ELISA通常在微板上进行，并且用酶标仪对其结果进行定量。在某种程度上，这是一种光学免疫传感器。这种方法可以使用微通道替换孔，其中目标溶液连续地流过微通道（流动注射分析），将抗体固定在微通道的特定位置的内表面上，这种连续流动的特性使漂洗非常有效。实际上，该方法既不需要抽吸-分配循环也不需要搅拌，因为流动应该从微通道的内表面除去任何过量的分子， 将光照射到固定抗体的位置，而光传感器从微通道的另一侧读取信号。