近日，华南理工大学孙大文院士课题组在食品领域国际顶级期刊Trends in Food Science & Technology (IF=15.3)在线发表题为“Photothermal detection of food hazards using temperature as an indicator: Principles, sensor developments and applications”的综述，系统地阐述了用于食品安全领域光热定量检测的材料及相关传感器的应用原理及研究进展，华南理工大学孙大文院士为本文唯一通讯作者。
光热传感因其高分辨率和空间可控性，在疾病治疗和诊断、环境监测等光学成像应用领域备受关注。它有效克服了传统传感器易受干扰、成本高、不便携带、对操作程序依赖性强等缺点。实践证明，基于光热转换的光响应温度变化传感器打破了传统传感器的局限性，成为一种替代策略，可用于更多潜在应用领域，尤其是食品中有害物质的检测。
各种掺杂和改性光热材料已被证明可通过不同的温度信号调制机制以及依靠非特异性、分子生物学和免疫学反应对食品危害进行定量检测。本综述归纳了光热材料的温度产生原理和相应的代表性材料，讨论了传感器中温度信号的调制和快速检测的响应依赖性原理；介绍了光热传感器在食品危害检测中的实际应用，并对面临的挑战进行了展望。
附图：
图1. 光热纳米材料的分类、原理（发热和检测）以及在食品危害物检测领域的应用概览。
图2. 三种光热效应机制对应的光吸收范围。(A) 局部表面等离子体共振；(B) 非辐射弛豫；(C) 分子热振动。
图3. 通过生成和刻蚀实现温度调节的光热传感器。(A) 用于灵敏检测ALP的快速便携式光热生物传感器；(B) 用于有机磷农药的光热和荧光双模测定的基于多巴胺纳米粒子的传感器；(C) 基于原位生成PB NPs的铁离子光热比色双模传感器；(D) 基于BP-金纳米混合物光热效应的DES免疫传感器；(E) 基于Au NRs的定量葡萄糖光热生物传感器；(G) 用于检测H2S的Au@Ag纳米立方便携式光热传感器；(H) 基于掺银PB NPs的鱼虾新鲜度比色光热双模检测传感器。
图4. 通过聚集和分散、标记和识别实现温度调节的光热传感器。(A) 基于Au NPs光热效应的p53 DNA序列生物传感器；(B) 基于温度计读数的多菌灵便携式定量传感器；(C) 基于铜离子抑制半胱氨酸诱导的Au NPs聚集的癌胚抗原光热免疫传感；(D) 基于金纳米粒子聚集诱导的酶反应调制的光热比色双模式胰蛋白酶传感器；(E) 基于光热纳米标签嵌入免疫层析技术的NFZ生物传感器；(F) 基于BP-Au纳米复合材料横向流动免疫分析的E2传感器；(G) 基于脂质体中负载的Cu2-xSe纳米晶体的AFB1光热免疫传感器。
图5. 依靠非特异性识别和分子生物学反应的光热传感器。(A) 基于TMB光热效应Ag+双模传感器；(B) 基于OxTMB的酶级联反应光热传感器，用于检测葡萄糖；(C) 基于OxTMB的便携式葡萄糖光热传感器；(D) 基于CuS HNCs过氧化物酶活性的双模传感器，用于定量检测TA；(E) 基于适体诱导的CHA扩增策略和磁性Fe3O4@AuNRs的金黄色葡萄球菌灵敏传感器；(F) 基于纳米酶功能化花状DNA结构的色度和光热双模生物传感平台，用于检测肿瘤外泌体；(G) 基于CuxS纳米晶体的光热免疫传感器用于检测前列腺特异性抗原；(H) 基于CRISPR/Cas12a的便携式光热传感平台用于检测柑橘相关Alternaria基因。
图6. 依靠免疫反应的光热传感器。(A) 基于MoS2@Au纳米复合材料的光热效应和过氧化物酶样活性的伤寒沙门氏菌多模式光热传感器；(B) 基于MnO2-Au 纳米材料的FZD比色光热双模免疫传感器；(C) 基于BP-铂二维纳米材料的用于检测ENR的非酶光热免疫传感器；(D) 基于纳米体的比色光热双模免疫色谱试纸条检测鼠伤寒沙门氏菌。
参考文献：https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104393
专家/团队介绍：
孙大文（Da-Wen Sun），男，广东省潮州人，欧洲历史上唯一的华侨华人 “六院院士” ，中国致公党第十四/十五届中央委员，中国侨联特聘专家，国务院侨务办公室专家咨询委员会委员，全国政协特邀海外列席代表和海外列席组召集人（2012）。欧洲科学院（欧洲人文和自然科学院）（Academia Europaea）院士，爱尔兰皇家科学院（Royal Irish Academy）院士，波兰科学院（Polska Akademia Nauk）外籍院士，国际食品科学院（IAFoST）院士，国际农业与生物系统工程科学院（iAABE）院士，国际制冷科学院院士。施普林格国际著名期刊《食品与生物加工技术》（Food and Bioprocess Technology）创刊者和主编（2008年创刊时即被SCI收录，第二年进入SCI一区， 现影响因子=5.8）、泰勒弗朗西斯集团《现代食品工程》 (Contemporary Food Engineering) 系列丛书创始主编、国际农业工程委员会（CIGR）主席（2013-2014）和荣誉主席、国际农业与生物系统工程科学院（iAABE）创院院长。现任华南理工大学教授，博导，现代食品工程研究中心主任；广东省农产品智能冷链物流装备工程实验室主任、广东省冷链食品智能感知与过程控制工程技术研究中心主任、广东省现代食品工程国际科技合作基地主任、广东省食品智能质控与过程技术装备国际暨港澳台合作创新平台主任、广东省现代农业（农产品无损检测及精深加工）产业技术研发中心主任、广东省农产品品质智能感知与精准控制现代农业科技创新中心主任、广东省农产品保鲜物流共性关键技术研发创新团队首席科学家、广州市农产品智能感知与品质控制重点实验室主任；爱尔兰国立都柏林大学（UCD）食品和生物系统工程终身教授。
荣获国际农业与生物系统工程委员会（CIGR）杰出奖，英国皇家机械工程师学会“食品工程师年度人物”，凤凰卫视“影响世界华人大奖”，国际食品保护协会“冷冻食品基金会冷冻研究奖”，国际工程与食品协会终身成就奖，“CIGR荣誉主席”等多项国际大奖， 2015年至2023年连续九年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号,并位居美国斯坦福大学“全球前2％科学家”排名中国食品科学与工程入选的三百多位学者名单的第一位。
在世界著名杂志和国际会议上共发表了1000多篇论文，其中，以通讯作者发表并被SCI收录的期刊论文超过700篇，出版专著17部，Web of Science统计的学术h指数为119，SCOPUS统计的学术h指数为129，Google Scholar 统计的学术h指数为152。特别是在高光谱成像、计算机视觉、真空冷却、超声波辅助冷冻和CFD模拟等方面的论文已经成为其他研究者的经典参考文献。71篇论文入选ESI农学“高被引论文”，全球排名第一位（2020.01）。2015年至2023年连续九年荣获科睿唯安全球“高被引科学家”称号，并位居美国斯坦福大学“全球前2％科学家”排名中国食品科学与工程入选的三百多位学者名单的第一位。
2011年底起回到华南理工大学工作以来，迄今为止（2023年07月）在Web of Science网站上可以检索到的文章中，共有342篇是以华南理工大学食品科学与工程学院作为第一作者单位的论文，其中高被引论文50篇，JCR一区论文285篇，影响因子大于6的131篇。高被引论文数占华南理工大学全校和食品科学与工程学院的比例分别为11%和70%。其中2篇入选中国百篇最具影响国际学术论文，为华南理工大学唯一入选的两篇论文。
主持国家“十二五”科技支撑计划项目，国家“十三五”重点研发专项，国家国际科技合作专项，国家自然科学基金，东西部合作重大项目，广东省科技厅，农业农村厅，教育厅等科技计划项目，广州市科技计划项目，企业合作项目等四十多项。授权中国发明专利77件，美英日等发明专利10件，申请国际PCT专利9项。2019年至2023年共为华南理工大学培养科睿唯安全球“高被引科学家”9人次。荣获2014年度广东省科学技术奖一等奖（排名第二），2016年度教育部科技进步奖二等奖（排名第一），2016年度广东省科学技术奖三等奖（排名第一）, 2018年度中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖（排名第二），2018年度广东省科技进步奖一等奖（排名第一），2020年度安徽省科技进步奖二等奖（排名第三）。
更多信息请访问网址：http://www.ucd.ie/sun/; http://www2.scut.edu.cn/acfe/
