用细菌病毒贴片轻松清除食物中的有害细菌

由于食品污染事件频发，抗菌添加剂的使用量大幅增加，但抗生素耐药性问题也随之引发关注。噬菌体（一种细菌病毒）作为一种具有病原体特异性的替代方案前景广阔，然而，它们在食品中面临巨大的扩散障碍，难以有效递送至污染部位，这限制了其商业应用。为此，本研究团队开发了载有噬菌体的微针贴片，能够将噬菌体直接递送至食品内部，以微创方式清除内部病原体。

研究首先探索了微针在食品中的应用可行性，并通过在生牛肉和熟鸡肉中的性能对比验证了该平台的有效性。结果显示，微针贴片对大肠杆菌的清除率高达3个数量级，达到了监管限值；相比之下，相同噬菌体的常规表面施用未能实现具有统计学意义的净化效果。为确保广泛适用性，研究人员还将噬菌体鸡尾酒载入微针，证明其可实现多重微生物净化。此外，该平台还可通过靶向引起腐败的细菌来延长食品保质期。

背景方面，尽管技术进步和监管措施趋严，食源性疾病仍是全球重大危机，每年导致超过6亿病例和7.5%的年死亡人数。致病性污染物（如大肠杆菌O157:H7和沙门氏菌）及其引发的 costly 食品召回问题，随着全球供应链的复杂化而日益严重。抗生素在农业中作为商业抗菌剂的使用因耐药菌增加受到审视，而金属添加剂、化合物和精油等抗菌剂则因特异性差、稳定性不足或影响食品感官特性等问题限制了商业可行性。噬菌体虽能特异性清除致病菌且不影响食品感官，但作为纳米颗粒，在固体食品基质中的扩散屏障远大于小分子抗菌剂，难以递送至食品表面以下清除内部病原体。

微针作为一种强大的工具，具有穿透性且微创，成本低廉。虽在临床领域广泛用于突破皮肤屏障，但在食品应用中研究较少。本研究开发的食品级载噬菌体微针，通过机械和食品特性测试筛选出最佳聚合物材料（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）。PMMA微针在多种食品（蘑菇、桃子、鱼、即食鸡肉、奶酪）中表现出优异的穿透性和可重复使用性。

在噬菌体整合与系统表征中，PMMA微针负载针对大肠杆菌的T7噬菌体和针对鼠伤寒沙门氏菌的FelixO1噬菌体，在污染的牛排和即食鸡肉中均实现显著的细菌清除效果。在即食鸡肉中，与注射、喷雾和表面贴片等其他递送方式相比，微针贴片表现更优，低初始污染时可将细菌降至监管安全水平（10¹ CFU/g）。双重噬菌体负载的微针还实现了对沙门氏菌和大肠杆菌的多重净化。

讨论部分指出，该微针平台无需破坏食品感官特性，可高效净化多种食品和多种细菌污染物。未来可探索将其整合到食品包装材料中（如托盘衬垫、薄膜），或通过自动化设备实现大规模应用。该技术为食品生产中的病原体净化提供了新方法，有望预防食源性疾病和减少食品浪费。