炭疽芽孢杆菌以营养细胞和孢子两种形式存在，是一种通过接触受感染的动物或受污染的动物产品而感染人类的病原体。因此，快速、灵敏的炭疽杆菌检测是必要的，但具有挑战性。挑战包括以下几个方面：
1. 炭疽芽孢杆菌与其他芽孢杆菌的高度基因组相似性和芽孢杆菌成员之间的水平基因转移，使其与其他芽孢杆菌物种准确区分;
2. 直接检测炭疽芽孢，不损坏芽孢进行成分提取，避免芽孢雾化的风险;
3. 在不进行样品预处理和昂贵的大型设备的情况下，在土壤和可疑粉末等复杂样品中快速检测炭疽杆菌。虽然培养炭疽杆菌从样品的常规方法是检测炭疽杆菌,它是耗时和检测结果不会很容易解释。
开发可靠的检测技术，其中生物传感器在灵敏度、特异性、可移植性等方面具有综合优势。
中国科学院生物物理研究所王殿冰、张先恩课题组基于生物传感器的检测方法进行炭疽杆菌的检测等方面的研究，以”Biosensors for the Detection of Bacillus anthracis”为题在国际著名期刊Accounts of Chemical Research发表综述文章。
该综述主要回顾该领域的研究进展，提供最新成果的亮点和自己的实践和经验。其内容可概括为三个方面:检测目标的发现，包括基因、毒素等成分;分子识别元件的创建，如单克隆抗体、单链抗体片段、特异性肽段和适配体;以及通过整合适当的分子识别元件和传感器装置来设计和构建生物传感系统。
这些传感器器件有各自的特点和不同的原理。例如，表面等离子体共振生物传感器和石英晶体微天平生物传感器非常敏感，而多路芯片聚合酶链反应可以检测多个目标。
图2. 炭疽杆菌检测示意图。
主要参考文献：
· Wang, D. B.; Tian, B.; Zhang, Z. P.;Wang, X. Y.; Fleming, J.; Bi, L. J.; Yang, R. F.; Zhang, X. E. Detection ofBacillus anthracis spores by super-paramagnetic lateral-flow immunoassays basedon “Road Closure. Biosens. Bioelectron. 2015, 67, 608-614.1
本研究构建了一套简便、廉价的LFIA检测系统，用于炭疽芽孢的检测，无需在样品垫上预载抗体。
· Hao, R. Z.; Song, H. B.; Zuo, G. M.;Yang, R. F.; Wei, H. P.; Wang, D. B.; Cui, Z. Q.; Zhang, Z.; Cheng, Z. X.; Zhang,X. E. DNA probe functionalized QCM biosensor based on gold nanoparticleamplification for Bacillus anthracis detection. Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 3398-3404.2
本研究构建了用于炭疽杆菌营养细胞定量检测的微型QCM DNA传感器。
· Hao, R.; Wang, D.; Zhang, X. e.; Zuo,G.; Wei, H.; Yang, R.; Zhang, Z.; Cheng, Z.; Guo, Y.; Cui, Z.; Zhou, Y. Rapiddetection of Bacillus anthracis using monoclonal antibody functionalized QCMsensor. Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 1330-1335.3
本研究开发了一种基于QCM的炭疽杆菌营养细胞和孢子检测免疫传感器。
图3. 超顺磁侧流免疫分析法(LFIA)检测炭疽杆菌孢子示意图。
用于直接检测孢子的生物传感器不仅速度快，而且还能避免含气溶胶孢子的污染。纳米技术的引入极大地改善了生物传感器的性能。超顺磁纳米粒子和噬菌体显示的金纳米粒子配体多肽使孢子检测结果肉眼可见。由于空间限制，许多先进的炭疽杆菌生物传感器没有详细描述，只是作为参考文献。
虽然生物传感器为各种应用场景提供了多种选择，但这些挑战尚未得到充分解决，这为更先进和实用的炭疽杆菌检测手段的发展留下了空间。。
链接：
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04420
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