《Sensing and Bio-Sensing Research》：Molecularly imprinted polymer-based biosensors for tetracyclines detection: Principles, applications, and emerging trends
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这篇综述深入探讨了分子印迹聚合物（MIP）生物传感器在检测四环素类（TCs）抗生素方面的前沿进展。文章系统梳理了多种传感策略（如电化学、荧光、比色法等）的原理、性能及其在食品与环境基质（如牛奶、河水）中的应用，强调了该类传感器在应对抗生素耐药性（AMR）、保障“同一个健康”（One Health）和支持联合国可持续发展目标（SDGs）方面的重要潜力。
抗生素耐药性（AMR）被认为是21世纪全球健康面临的最严重威胁之一，而四环素类（TCs）抗生素的过度使用是其主要驱动因素之一。这类广谱抗生素在人类与兽医医疗、水产养殖和农业中被广泛使用，其残留物在食品和水体中的积累，不仅威胁食品安全、污染环境，更会加速耐药细菌和耐药基因的传播。因此，开发灵敏、特异的TCs检测技术对于保障公共健康、维护生态安全至关重要。
近年来，分子印迹聚合物（MIP）基生物传感器作为一种极具前景的分析平台脱颖而出。MIP是能够选择性识别并结合目标分子的合成受体。其制备通常涉及模板分子（如TCs）、功能单体、交联剂和引发剂四个关键组分。首先，功能单体通过共价或非共价相互作用与模板结合，形成预聚合复合物。随后在引发剂作用下发生聚合，形成包裹着模板的刚性聚合物网络。最后，通过溶剂或化学处理洗脱模板分子，便留下了在结构、尺寸和化学功能上与目标物互补的三维空腔。与天然生物识别元件相比，MIPs具有稳定性高、可重复使用、耐环境降解等优点，非常适合用于现场可部署的传感器。
在食品安全的竞技场中，MIP生物传感器展现出了多样化且强大的检测能力。荧光传感器利用目标物结合后引起的荧光猝灭或增强进行定量。例如，一种基于NH2-MIL-53金属有机框架（MOF）与MIP涂层构建的荧光传感器，用于牛奶中四环素的检测。该传感器结合了MOF的发光特性和MIP的高选择性，检测限低至13.5 nM，响应时间仅需30秒，在加标牛奶样品中回收率表现优异。表面等离子体共振（SPR）传感器则通过监测金属薄膜表面折射率的变化来实现超灵敏检测。有研究将四环素印迹纳米颗粒（TC-MINPs）固定在SPR芯片的金膜表面，实现了对牛奶中四环素的高选择性检测，对竞争分子如氧四环素（OTC）和环丙沙星（CIP）表现出良好的区分能力。此外，电化学传感器因其便携、成本低和易于微型化而备受青睐。例如，将磁性纳米粒子（MagNPs）与MIP结合构建的生物仿生电化学传感器，可用于牛奶中四环素的检测。该传感器使用方波伏安法进行检测，线性范围宽，并在实际样品分析中取得了令人满意的回收率。
当战场转向环境监测——如土壤、废水、河水——挑战则更为严峻。这些基质中TCs浓度极低，且存在大量天然有机物、可变离子强度及严重污染，对传感器的选择性和抗干扰能力提出了更高要求。比色传感器凭借其可视化或简单的分光光度计读数能力，在环境现场筛查中显示出独特优势。一种基于碱蚀刻的Mn基普鲁士蓝类似物（Mn-PBANaOH）构建的MIP比色传感器被开发出来。该材料具有优异的氧化酶模拟活性，能催化无色的3,3‘，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）氧化生成蓝色产物。当目标物四环素特异性结合到印迹空腔后，会阻碍TMB的接触，从而抑制显色反应，实现检测。该传感器在河水、土壤提取物等复杂环境样品中均表现出可靠的回收率。表面增强拉曼散射（SERS）传感器则能提供“指纹”级别的分子识别和极高的灵敏度。一项研究将Fe3O4-Cu2O-Au复合纳米材料与MIP结合，不仅实现了对土壤中四环素的高灵敏检测（检测限达1 nM），还利用Cu2O半导体的光催化性能，实现了对吸附的四环素进行降解，展现了环境友好型自清洁传感器的潜力。电化学纸基分析器件（ePAD）则代表了现场检测的便携化趋势。一种集成MIP与氮掺杂石墨烯（NG）的ePAD被用于废水中的四环素检测。该器件成本低廉、使用方便、环境友好，在自来水、池塘水和河水样品中均表现出高准确度和精密度，非常适合于现场即时检测（POCT）。
纵观不同应用场景下的传感平台，荧光和比色法在简便性和快速响应方面占优，适合初步筛查；SPR和SERS提供了无与伦比的超高灵敏度，适用于痕量分析；而电化学传感器，特别是与先进纳米材料（如石墨烯、导电聚合物）结合后，在灵敏度、实用性、便携性和成本间取得了最佳平衡，被认为是目前最有效和实用的选择之一，尤其适合于资源有限环境下的常规监测和现场应用。
未来的发展方向聚焦于新兴趋势，旨在进一步提升MIP传感器的性能和应用范围。其中包括开发混合MIP结构，如与金属有机框架（MOFs）或碳量子点（CDs）结合，以增强信号转导和选择性；推动便携式、可穿戴式传感器的发展，实现真正的现场实时监测；以及构建多重检测阵列，能够同时监控多种抗生素残留，满足更全面的监测需求。这些创新将有力推动MIP生物传感器从实验室走向广阔的实地应用，为全球遏制四环素污染与耐药性蔓延的斗争提供新一代的强大工具。
