Matrix-first benchmarking of biosensors for multi-hazard monitoring: bacteria, viruses, and pesticides in food and water.
Chem Commun (Camb) · 2026 · PMID 42535361 · 등급1 최상위근거 종설 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 미생물 · 식이 · AMPA
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바이오센서는 휴대성, 저비용 및 신속한 반응성 덕분에 식품 및 수인성 위해 요소를 검출하는 데 매우 중요하다. 그러나 복잡한 매트릭스 환경에서는 성능이 종종 저하되어 민감도와 특이도가 감소하고 위양성/위음성이 증가한다. 본 체계적 문헌고찰은 식품과 물속 오염물질 모니터링을 위한 바이오센서 플랫폼의 최근 발전을 종합하며, 매트릭스 특성이 분석 신뢰도 및 현장 사용성을 어떻게 결정하는지에 중점을 둔다. 우리는 저생물량수, 고유기성 폐수, 그리고 복잡한 식품 추출물(고지방/단백질, 고입자 부하, 산성 또는 고염분) 전반에 걸쳐 바이오센서 성능을 비교하는 매트릭스 우선 벤치마킹 관점을 제시하고, 지배적인 간섭 모드(오염, 비특이적 결합, 이온 강도 변화, 광학적 탁도)와 실질적인 완화 워크플로우(희석/여과, 정제 추출, 항오염 코팅, 미세유체 전농축)를 요약한다. 박테리아 및 바이러스 외에도, 본 개정판은 제초제를 세 번째 위해 요소군으로 통합하여 효소 저해, 앱타머, 면역-, 그리고 분자 모방 고분자 센싱 전략을 다루며, 글리포세이트/AMPA, 파라콰트/디콰트, 클로르피리포스, 아트라진 등을 포함한 대표적인 사례 연구를 포함한다. 전반적으로, 매트릭스 우선 프레임워크는 바이오센서가 개념 증명 단계에서 식품 및 물 안전을 위한 배치 가능한 다중 위해 요소 모니터링 도구로 전환될 가능성이 가장 높은 설계 및 워크플로우 선택 사항들을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Biosensors are pivotal for detecting foodborne and waterborne hazards due to their portability, low cost, and rapid response. However, performance often degrades in real samples, where complex matrices reduce sensitivity and specificity and increase false positives/negatives. This systematic review synthesizes recent advances in biosensor platforms for monitoring contaminants in food and water, emphasizing how matrix properties govern analytical reliability and field usability. We present a matrix-first benchmarking perspective that compares biosensor performance across low-biomass waters, high-organic wastewater, and complex food extracts (high fat/protein, high particulate load, acidic, or high-salt), and summarizes dominant interference modes (fouling, nonspecific binding, ionic-strength shifts, and optical turbidity) alongside practical mitigation workflows (dilution/filtration, cleanup extraction, antifouling coatings, and microfluidic preconcentration). Beyond bacteria and viruses, this revision integrates pesticides as a third hazard class, covering enzyme-inhibition, aptamer, immuno-, and molecularly imprinted polymer sensing strategies, with representative case studies including glyphosate/AMPA, paraquat/diquat, chlorpyrifos, and atrazine. Overall, the matrix-first framework highlights design and workflow choices most likely to translate biosensors from proof-of-concept to deployable, multi-hazard monitoring tools for food and water safety.| 저자 | Mishra, K. K.; Singh, S.; Phan, B.; Tummala, S. S.; Kokala, A.; Kumar, S.; Singh, P.; Prasad, S. |
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| 저널 | Chemical communications (Cambridge, England) |
| 권·호·쪽 | |
| PMID | 42535361 |
| DOI | 10.1039/d6cc00745g |