江苏大学郭志明教授：纳米材料驱动的光学传感器在食品农产品安全检测应用中的感知策略与实用挑战

2025年8月，江苏大学郭志明教授课题组在国际Top期刊《Trends in Analytical Chemistry》（Q1，中科院一区，IF: 12.0）上应邀发表了题为“Multiplexed optical sensors driven by nanomaterials for food and agriculture safety detection: From sensing strategies to practical challenges”的综述论文。江苏大学2024级博士研究生王文辉为第一作者，通讯作者为江苏大学食品与生物工程学院/集成电路学院郭志明教授。

该研究获国家重点研发计划课题（2024YFD2101105）和国家自然科学基金（W2412103，32472431）等资助。食品安全一直是社会关注的焦点，农药、重金属、生物毒素和食源性致病菌等污染物构成了重大的公共健康风险。为了满足高灵敏快速检测需求并克服传统检测方法的局限性，研发了一系列创新的传感检测策略，如荧光、表面增强拉曼散射（SERS）、表面等离子体共振（SPR）和比色技术等。光学传感技术因其无损、实时监测和成本效益等优点，在食品安全分析中受到越来越多的关注。这些传感器在操作简单和快速信号转导方面具有显著优势，能够有效地将生化相互作用转化为可测量的输出，有望在提高检测精度和推动便携式技术的进步方面取得重大进展。纳米材料进一步推动了光学传感器的发展，为准确检测食源性危害物等提供了新的解决方案。迄今为止，创新的光学传感平台与纳米材料的融合显示出卓越的灵敏度。

本文综述了基于纳米材料的光学传感器及其食品农产品有害污染物检测应用进展，具体阐述了荧光、SERS、SPR和比色四种关键感知模式的基本设计原则和策略构建方法，同时评估了每种传感策略的优势和局限性。详细讨论了各种纳米材料在光学传感技术中的应用，包括金属纳米材料、半导体纳米材料和碳基纳米材料。重点介绍了光学传感器在检测农药、重金属、生物毒素和致病菌等关键食品污染物方面的实际应用。探讨了提高光学传感器分析性能的挑战和前景，并指出可持续纳米材料的制造；智能多模式系统的设计、人工智能算法的集成等未来发展思路。这项工作旨在为食品农产品中有害污染物的精确检测策略的设计和实施提供理论基础和创新见解。