傳統的磁弛檢測方法大多依賴於精密儀器，雖然測定準確、豫生应用研究靈敏度高，物传但儀器價格高、感器難以便攜、食品操作複雜，安全從而限製了其在現場檢測中的快速應用。因此，检测进展越來越多的磁弛科研工作者致力於研究快速、便捷、豫生应用研究簡單的物传檢測手段，以期能夠有效監測食品安全問題以及實現臨床早期診斷，感器快速檢測技術應運而生。食品近年來，安全各種快速檢測技術被報道，快速其中生物傳感器備受關注。生物傳感器是一種由物理、化學、生物等多學科交叉融合而發展起來的高新檢測技術，主要通過生物分子識別元件(如抗體、酶、核酸等)識別目標物，然後利用信號轉換器將其轉換為光、電、磁等易於捕獲識別的信號，進而實現目標物簡易高效分析的方法。

因其檢測快速、自動化程度高、易於操作，生物傳感器已經在生物化學分析、食品安全檢測、環境監測等各領域得到了廣泛應用。主要包括電化學生物傳感器、光學生物傳感器等，但這些生物傳感器大多仍然受到精密儀器、檢測經濟性、樣品基質幹擾等方麵的影響，其性能在快速檢測方麵尚需進一步提高。

磁弛豫生物傳感器(magneticreＧlaxationswitching，MRS)亦是近年來多次被報道的生物傳感技術之一。MRS傳感器是以磁弛豫時間作為讀出信號，進行目標物定性定量的快速檢測方法，具有檢測快速、操作簡單、信噪比高、易於實現現場檢測等優點，是快速檢測領域最受關注的研究方向之一。本研究圍繞MRS傳感器的傳感機製、研究進展、應用領域等方麵進行了介紹，並對MRS傳感器的發展進行了展望，以期能夠促進快速檢測技術的進一步發展。

1磁弛豫生物傳感器的介紹磁弛豫生物傳感器(MRS)的發展開始於磁納米顆粒介導的水分子弛豫時間縮短現象的發現。在物理學上，弛豫指的是某種平衡狀態被破壞後，又恢複到平衡態的過程，用弛豫時間來衡量弛豫過程的快慢。在核磁共振中，弛豫過程分為縱向弛豫(又稱為自旋Ｇ晶格弛豫)和橫向弛豫(又稱為自旋Ｇ自旋弛豫)，分別用縱向弛豫時間(longitudinalrelaxationtime，T１)和橫向弛豫時間(transverserelaxationtime，T2)進行衡量。2002年，Weissleder課題組首次報道了磁弛豫現象，當超順磁納米顆粒(superparamagneticnanoparticles，MNPs，簡稱為磁顆粒)在水溶液中的狀態(分散或聚集)發生變化時，能夠引起其局部磁場均勻性發生改變，形成非均勻局部磁場，而不均勻磁場可加快周圍水分子質子的橫向弛豫速度，進而縮短橫向弛豫時間。

目前，磁弛豫時間傳感現象以及相應傳感器的開發仍是研究的熱點之一。基於對磁弛豫傳感現象的深入研究，各式各樣的MRS傳感器被開發和完善並廣泛應用於食品安全檢測、臨床診斷分析、環境監測等多個領域(圖１)，配合便攜式的微型核磁共振儀，可實現現場快速檢測。

2磁弛豫生物傳感器的分類

2.1磁顆粒介導的MRS

１)基於磁顆粒狀態改變的MRS。基於磁顆粒狀態改變的MRS的基本原理是將磁顆粒進行表麵修飾，在其表麵偶聯上給體/受體(例如抗原/抗體、生物素/鏈黴親和素、適配體等)，從而製備成特異性磁信號探針，在檢測分析過程中通過給體Ｇ受體的特異性識別作用導致其狀態由分散變成聚集，從而產生磁弛豫傳感現象(狀態的改變會影響局部磁場的均勻性，周圍水分子擴散經過這些不均勻磁場時導致質子橫向弛豫加速，縮短橫向弛豫時間(T2)，其中，磁探針狀態改變的程度、T2的改變量均與樣品中目標物含量成正相關，從而達到定量定性檢測的目的。Weissleder課題組率先構建了基於磁顆粒狀態改變的MRS免疫傳感器並用於與人類疾病密切相關的血清中皰疹病毒和腺病毒的快速靈敏檢測(圖2A)。

該方法檢出限為5個病毒/10μL血清(25％的蛋白)，並且由於無需PCR擴增過程，有效提高了檢測效率，具有快速、高靈敏等優點。KaitＧtanis等基於同樣的原理建立了檢測血清和牛奶中副結核鳥分枝杆菌(Mycobacteriumaviumspp．Paratuberculosis，MAP)的磁免疫傳感方法，檢出限可達到15.5CFUs(colonyformingunits，CFUs)，遠遠低於其他傳統的方法。MRS免疫傳感器有以下幾個優點：(a)分析速度快，因為磁顆粒的存在，檢測中可以通過磁分離而縮短分析時間；(b)信噪比高，將磁顆粒作為磁信號探針，大多數樣品中的磁信號可以忽略不計，是一種均相免疫分析方法；(c)特異性強，基於抗原與抗體的特異性結合，該方法具有良好的特異性；(d)所需樣品量少。但傳統的MRS免疫傳感器由於是基於磁顆粒狀態的改變，磁信號隻在一定範圍內和目標物的濃度成正相關，檢測的線性範圍較窄。

此外，由於磁顆粒的狀態改變容易受到樣品基質等多因素的幹擾，產生非特異性聚集，導致方法的穩定性較差。為解決傳統基於磁顆粒狀態MRS的局限性，科研工作者開展了大量的工作。其中，采用新型的磁顆粒聚集介導信號放大策略能夠有效提高生物傳感器性能。Chen等構建了一種基於磁/銀納米粒子自組裝的磁弛豫生物感應分析方法，並用於氯黴素(chloramphenicol，CAP)的高靈敏檢測。氯黴素是一種可以人工合成的廣譜性抗生素，濫用的CAP能夠通過食物鏈在人體富集，並產生細菌耐藥性、降低免疫力等嚴重危害。

我國農業農村部早在2003年第235號公告中就將CAP及其鹽、酯類列入禁用藥物，並明確規定在所有動物性食品中不得檢出CAP。該方法的原理是基於競爭性免疫反應，不同濃度的氯黴素競爭結合不同量的堿性磷酸酶(alkalinephosphatase，ALP)標記的單克隆抗體(alkalinephosphataseＧAntibody，ALPＧAb)，ALPＧAb中的ALP能夠催化抗壞血酸酯去磷酸化，產生具有還原性的抗壞血酸鹽，進而將銀離子還原為銀納米顆粒，磁納米顆粒進一步在其表麵組裝形成磁/銀納米粒子，使磁顆粒由原先的單分散狀態變為聚集狀態，導致T2信號的變化，從而對目標物進行定量分析。在本方法中ALP的催化放大作用及銀顆粒引導的信號產生和讀出機製，有效提高了磁弛豫傳感器的靈敏度。與傳統MRS免疫傳感器相比，此傳感器的靈敏度提高了50倍，分析性能良好，在有害小分子檢測方麵具有良好的潛力。

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