基于鐵蛋白納米籠構建傳感元件及其在食品檢測中的研究進展

韓雪兒,謝江,虎夢吉,馬良,2,3,郭婷,2,3,張宇昊,2,3,尚永彪,2,3*,陳海,2,3*

1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715)2(川渝共建特色食品重慶市重點實驗室,重慶,400715) 3(發光分析和分子傳感教育部重點實驗室,重慶,400715)

進入21世紀以來,我國經濟高速發展,人民生活水平不斷提高,人們對食品安全的意識也在不斷提升。黨的十九大報告明確提出要實施食品安全戰略,讓人民吃得安心,這對于食品行業的質量監控和安全檢測提出了更高的要求和期望。近十幾年來,食品安全事故給人民群眾的生命和健康帶來了嚴重危害,通過行之有效的方法檢測食品中的有毒有害物質具有重要意義。當前,食品安全領域常用的傳統檢測方法主要包括高效液相色譜法[1]、氣相色譜法[2]、氣相色譜-質譜法[3]和比色分析法[4]等,這些檢測方法的測量結果準確、靈敏度高且已具備成熟的系統理論支撐,但仍存在成本高、檢測過程復雜、耗時長、檢測不便利等缺點。近年來,納米材料如分子印跡聚合物、金納米粒子、適配體、鐵蛋白納米顆粒等因具有獨特的結構和特性從而被廣泛應用于新型傳感器的構建,并展現出良好的靈敏度、分辨率和生物相容性,已逐漸成為檢測領域的熱點關注對象。

鐵蛋白(ferritin)作為一種天然的籠形蛋白納米顆粒,其天然的納米空腔結構、良好的水溶性、穩定性和生物相容性使其在構建檢測傳感器方面具有獨特優勢。自1937年LAUFBRERGER[5]采用鎘鹽對鐵蛋白進行提純以來,科研工作者對其結構、功能和應用進行了廣泛且深入的研究。鐵蛋白是由24個亞基自組裝成分子質量約為450～500 kDa的中空籠形結構蛋白,內、外直徑分別約為8 nm和12 nm,其內部空腔可容納4 500個鐵原子,在體內主要參與鐵代謝平衡[6]。值得注意的是,鐵蛋白獨特的納米尺度內部空腔可以有效地裝載過渡金屬、熒光分子、納米顆粒等物質[7],并且鐵蛋白的外殼還可以很容易地進行化學或生物修飾從而引入特定功能基團[8-10],因此,通過物理、化學或生物的方法可以賦予鐵蛋白獨特的功能特性,進而用于傳感元件的構建和有毒有害物質的檢測。比如,AKANDA等[11]使用Ru(NH3)63+作為OSR-親氧氧化還原介質,H2O2作為ISR-親氧氧化劑,在玻碳(glassy carbon,GC)電極上構建了由鐵蛋白介導的氧化還原循環免疫傳感器,通過檢測發現,此方法對于食源性大腸桿菌抗原表現出優異的檢測性能。目前,越來越多的研究表明,對鐵蛋白進行修飾來構建傳感器從而應用于檢測食品中的有害物質已展現出良好的測試效果。

本文首先對鐵蛋白的結構及其性質進行了簡要介紹,總結了鐵蛋白制備傳感器元件的常用策略,并重點綜述了鐵蛋白納米顆粒在食品有毒有害物質檢測方面的應用,以期為構建靈敏度好、分辨率高、攜帶方便和生物相容性好的食品檢測傳感器研究提供新的視角。

1 鐵蛋白的結構和性質

1.1 鐵蛋白的結構

天然的鐵蛋白主要包含鐵核和蛋白質外殼兩部分。鐵蛋白外殼通常稱為鐵蛋白或脫鐵鐵蛋白,其結構是由24個亞基自組裝而成的中空籠形結構,內部鐵核是由氫氧化鐵和磷酸鹽組成的非均勻的無機鐵顆粒結構,一般情況下,鐵核結構中含有2 500個以上的三價鐵離子[12]。對于鐵蛋白外殼而言,其結構在動物、植物和微生物中高度保守,通常是由24個相同或者相似的蛋白質亞基以F432對稱的方式自組裝而成,內外徑分別約為8 nm和12 nm[13]。由于其高度的對稱性,鐵蛋白分子包含3個C4旋轉軸,4個C3旋轉軸和6個C2旋轉軸,并形成了6個四重軸通道,8個三重軸通道,這些通道的直徑介于0.3～0.5 nm(如圖1所示)。并且,它們是離子或者分子進出鐵蛋白內部空腔的重要路徑,在合成無機納米顆粒以及裝載小分子等方面發揮著重要作用。鐵蛋白每個亞基的外形呈圓柱體,主要由α螺旋結構構成,包含A、B、C和D長螺旋結構和C末端一個較短E螺旋結構,B螺旋和C螺旋之間由一段被稱為BC-loop的氨基酸鏈連接,E螺旋位于C端并與α螺旋簇成60°夾角[14]。植物鐵蛋白的N端還包含一個EP肽段,位于鐵蛋白的外表面。最近的研究表明,該EP肽段是植物鐵蛋白具有高熱穩定(Tm,108 ℃)的重要原因。

a-鐵蛋白的四重軸通道;b-鐵蛋白的三重軸通道; c-鐵蛋白的二重軸通道圖1 鐵蛋白的三種通道結構示意圖Fig.1 Diagram of the three channels of ferritin

1.2 鐵蛋白的理化性質

鐵蛋白在自然界中分布十分廣泛,不同來源的鐵蛋白均具有較好的水溶性,而且,動物鐵蛋白的水溶性普遍優于植物鐵蛋白。另外,大多數鐵蛋白具有較好的熱穩定性,可耐受80 ℃加熱30 min而不發生結構變性。其中,日本對蝦來源的鐵蛋白熱變性溫度高達100 ℃,植物鐵蛋白H2亞基的變性溫度高達106 ℃。不僅如此,鐵蛋白對尿素、鹽酸胍等變性劑也具有良好的耐受性[15-16]。此外,鐵蛋白還具有pH值響應的可逆組裝性質,即在pH≤2.0或pH≥11.0的條件下,鐵蛋白納米籠能解離成單亞基狀態,當溶液pH恢復至中性時,解離的亞基又自發地重新組裝,形成中空球狀結構[17]。對于鐵蛋白的籠形結構,其包含了3個典型的界面,即內表面、外表面和亞基間界面,這3個界面的化學性質不盡相同,但可通過化學或生物的方式進行修飾從而實現鐵蛋白結構和功能的調控[18]。

2 基于鐵蛋白傳感器的構建策略

鐵蛋白作為一種天然的生物大分子蛋白質,通常情況下并不具備光、電、磁等可用于檢測信號傳導的物理化學性質,但是其獨特的納米籠形結構和優良的結構穩定性,為構建具有光、電等特殊理化性質的鐵蛋白復合納米顆粒提供了便利。目前,利用鐵蛋白構建傳感元件主要有兩種途徑[19]:(1)模板合成法;(2)表面修飾法。

2.1 模板合成法

鐵蛋白通過鐵轉運、氧化、成核等步驟將鐵離子以鐵核的形式儲存在內部空腔,從而調節體內的鐵代謝平衡。20世紀90年代,科研工作者利用生物礦化的思路在馬脾鐵蛋白腔內合成了氧化鐵納米顆粒,隨后又合成了50多種金屬納米顆粒,如Fe3O4[20],Gd2O3[21]、Co3O4[22]、CdS[23]等,這使得鐵蛋白納米籠已經成為一種優良的生物模板可以用來合成各種各樣的納米材料,并用于檢測領域。目前,利用鐵蛋白合成無機納米顆粒的方法主要分為以下兩類:

(1)共沉淀法,即兩種不同的物質在鐵蛋白腔內發生特異性吸附、靜電作用或化學反應等從而形成納米顆粒(如圖2-a所示)。XING等[24]利用乙二胺四乙酸介導Cd2+和Se2-進入脫鐵蛋白,通過這種方法得到的CdSe量子點的水溶性大大提高,潛在的細胞毒性得到有效預防。與此類似,LI等[25]將水性Na2CO3/氣態CO2添加到由脫鐵蛋白、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid,PMAA)和CaCl2組成的混合物中,TEM圖像證實,PMAA抑制了CaCO3在混合物溶液中形成,而充分在鐵蛋白內成核。這種策略為以鐵蛋白為模板調控無機納米材料的尺寸和范圍具有普遍意義。LIU等[26-27]在pH 2.0的磷酸鹽緩沖液中解離脫鐵鐵蛋白,繼而引入金屬離子并提高環境的pH值(pH≥5),使解離的亞基重組恢復成籠狀結構。因此,捕獲的金屬離子和H2PO4-在其內表面形成金屬磷酸鹽沉淀。通過以上方法制得的金屬(鎘和鉛)磷酸鹽鐵蛋白可作為傳感元件,采用生物素標記后可用于檢測腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α),檢測限約為2 pg/mL。

a-共沉淀法;b-氧化還原法圖2 基于鐵蛋白納米籠合成納米顆粒示意圖Fig.2 The schematical illustration of inorganic nanoparticle synthesis by using ferritin nanocages

(2)氧化還原法,即利用氧化或者還原反應將游離的金屬離子或金屬氧化物轉化成金屬納米顆粒,從而形成尺度均一的納米顆粒[28](如圖2-b所示)。KLEM等[29]用氙弧燈照射高氧化態金屬檸檬酸鹽,在氧氣存在的條件下,金屬離子在鐵蛋白空腔中發生氧化反應,這種利用光化學還原技術和鐵蛋白的納米空腔結構優勢,成功合成了納米尺度的Eu、Ti和Fe羥基氧化納米顆粒,并且礦化后鐵蛋白的性質仍然完好。另外,鐵蛋白是一種天然的鐵氧化酶,可以催化Fe2+在鐵氧化中心被O2或H2O2快速氧化為Fe3+,然后將產物轉移到中心空腔形成具有模擬酶活性的鐵納米核,此納米核可以在H2O2存在的情況下催化許多底物的氧化[30]。TANG等[31]發現合成的脫鐵蛋白-金納米簇(Au-Ft)具有過氧化物酶活性,將其與葡萄糖氧化酶結合,通過聯用3,3′,5,5′-四甲基聯苯胺(3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine,TMB)建立了一種檢測葡萄糖的比色傳感器。JIANG等[32]將氯化血紅素封裝到鐵蛋白(Ftn)的空腔中,構建了一種具有模擬納米酶性質的復合物(hemin@Ftn),與HRP相似,hemin@Ftn在H2O2存在下可有效催化TMB氧化,分別生成藍色和棕色產物,可用作比色傳感元件。

2.2 表面修飾法

鐵蛋白的表面修飾即在鐵蛋白表面多肽鏈上引入某些分子,就可以在保持其主要生物功能的同時,賦予其傳感的能力。自20世紀70年代科研工作者就已經開始對鐵蛋白進行化學修飾。例如,KISHIDA等[33]將鐵蛋白標記在抗體上并與抗原相互結合,從而可以對抗原抗體結合的部位進行特異檢測。而且,隨著基因工程技術的快速發展,基于生物修飾途徑改造鐵蛋白納米籠也逐步拉開序幕。例如KRAMER等[34]在鐵蛋白L亞基C端插入一段功能肽段,報道了一種基于鐵蛋白將銀離子轉換成金屬銀的方法,據此得到的銀納米顆?？捎糜跈z測領域。本文將對鐵蛋白的化學修飾和生物修飾應用于傳感器的制備進行介紹[35]。

(1)化學修飾,鐵蛋白納米籠的外表面含有豐富的氨基、羥基和羧基等,因此將生物分子,如染料分子、抗體片段、DNA、蛋白質等功能性小分子與鐵蛋白上活性基團進行化學偶聯(如圖3所示),從而賦予鐵蛋白獨特的功能特性[36-37]。TERASHIMA等[38]在重鏈鐵蛋白(H-Fn)納米籠外表面共價連接上熒光染料(Cy5.5),制備了一種用于血管巨噬細胞成像的籠狀蛋白(HFn-Cy5.5),通過觀察其熒光信號強度,可用于體內血管炎癥的無創成像。2013年,ZHAO等[39]通過將磁性納米顆粒與核酸適體1(Apt1)偶聯,核酸適體2(Apt2)和被標記的脫鐵蛋白相融合,依據親和作用制成了一種三明治式復合物(Apt1/凝血酶/Apt2-脫鐵蛋白NPs-HRP)。應用差分脈沖伏安法(differential pulse voltammetry,DPV)監測電極響應,發現此復合物可以在0.5～100 pM對凝血酶濃度產生線性電流響應,檢測限低至0.07 pmol/L(S/N=3)。FERNNDEZ 等[40]在pH 2.0 的條件下將分別連有供體熒光分子(AF350)和受體熒光分子(AF430)的鐵蛋白解離后,在pH 7.4 條件下重組。當同一鐵蛋白連接熒光供體和受體分子時可產生熒光共振,因此研發了一款通過調節兩種熒光分子的比例可產生不同光的鐵蛋白探針,此探針在生物標記應用中具有良好的潛力。通過以上化學修飾方法制備的復合物,具有粒徑均一、可靶向成像、有較大的比表面積和低免疫排斥等特點,這些屬性為鐵蛋白在疾病檢測領域帶來了極大的優勢。

(2)生物修飾,采用基因工程的方法,將特定的序列插入到鐵蛋白基因序列中,可得到兼具多種功能的鐵蛋白,再通過細菌表達出所需求的新型鐵蛋白,從而實現對鐵蛋白的精確修飾。目前科研工作者利用基因重組技術已經實現對鐵蛋白的許多部位進行修飾。KANG等[41]在超嗜熱菌鐵蛋白(Pf_Fn)亞基表面引入抗體的Fc結合肽段(FcBP),得到的融合表達產物(FcBP-ferritin)與兔抗葉酸受體抗體形成非共價復合物,由熒光成像得知這種復合體可以分別與乳腺癌細胞和葉酸受體過度表達細胞特異性結合,可作為分子成像探針。KIM等[42]通過將hFTN-H19的C端與增強型熒光蛋白[eGFP(或DsRed)]的N端結合,利用大腸桿菌作為細菌表達宿主,制備出重組熒光鐵蛋白納米粒子(FFNP),制備的FFNP具有放大熒光強度的顯著效果,并且穩定性好,可用作生物分子檢測中的指示劑。

圖3 鐵蛋白的化學修飾法Fig.3 Chemical modification of ferritin

3 在食品檢測中的應用

3.1 重金屬離子

重金屬離子極難被生物所降解,從而會隨著食物鏈在人體內富集,這不僅使內臟器官發生病變,還會嚴重損害神經系統[43]。目前,電感耦合等離子體質譜法[44]、原子吸收光譜法[45]、原子熒光光譜[46]等常規方法可以精確測定重金屬含量,但因分析運行成本高,操作繁瑣等缺點受到限制。研究表明,鐵蛋白具有鐵氧化沉淀的生物學特性,可以將外界Fe2+氧化為Fe3+并在內部形成鐵礦核,同時其內部的Fe3+也可以被還原成Fe2+并釋放到外界中,氧化還原的過程使鐵蛋白表現出傳遞電子的能力。張濤等[47]重組表達了泥蚶(Tegillarcagranosa)鐵蛋白,首先探究了其對Cd2+和Pb2+的富集能力,進而將泥蚶鐵蛋白固定在羧基修飾的絲網印刷電極表面,制備出可檢測Cd2+和Pb2+的生物傳感器。室溫下溶出伏安法測定的電化學信號表明,Cd2+和Pb2+在10～100 μg/L表現出良好的線性關系,檢測限均能達到10 μg/L。近幾年來,由于熒光探針檢測技術具有靈敏度高、選擇性好、應用方便等優勢逐漸受到了研究人員的關注[48]。WANG等[49]基于汞離子與GMTCAAC(MBP)肽段具有較強親和力的特點,將特異性MBP肽段的氨基酸序列融合在鐵蛋白(HuHF)的N端,構建了(MBP-HuHF)鐵蛋白突變體,并采用異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)標記MBP-HuHF。在沒有Hg2+的情況下,淬滅劑氧化石墨烯的加入可以通過熒光共振能量轉移很大程度上淬滅FITC的熒光。當加入Hg2+后,Hg2+與MBP-HuHF突變體的特異性結合會導致蛋白質構象變化,使得熒光以劑量依賴的方式得到一定程度的恢復,據此構建了金屬Hg2+檢測生物傳感器。該傳感器對水中的汞離子表現出較高的選擇性和敏感性,Hg2+濃度檢測限為1.08 nmol/L。

3.2 真菌毒素

真菌毒素是真菌在一定條件下產生的二次代謝產物,是食品原料及飼料的主要污染物之一。根據聯合國糧農組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)統計,每年全球大約25%的糧油作物受到真菌毒素的污染[50]。并且真菌毒素對人體危害極大,即使低劑量攝入也可能導致人體肝臟、腎臟損傷,甚至死亡。

細交鏈孢菌酮酸(tenuazonic acid,TeA)是由鏈格孢霉產生的有毒含氮代謝產物,是毒性最高的鏈格孢霉毒素[51]。TeA廣泛存在于水果、谷物、蔬菜及農作物中,給食品安全帶來極大隱患[52]。最近,WANG等[53]以TeA為目標分析物,利用鐵蛋白納米籠成功構建了一種增強型無毒免疫檢測方法。首先采用酶聯免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbnent assay,ELISA)評價方法從噬菌體展示庫中篩選出具有TeA“內影像”的3種特異性β型抗獨特型納米體(β-AIds-Nbs),并選取對TeA具有最佳特異性識別的AId-Nb 2D作為無毒免疫檢測的抗獨特型納米體。在此基礎上,充分利用鐵蛋白納米籠的多聚體放大效應、高表達產量等優點,將篩選獲得的AId-Nb 2D和熒光素酶(Nluc)基因融合到鐵蛋白的N端和C端,從而構建了增強型生物發光酶免疫傳感器。采用間接競爭酶聯免疫分析(icELISA)評估了鐵蛋白融合表達產物(2D-Nluc(F))的特異性結合活性,與未融合鐵蛋白的對照組(2D-Nluc)相比,2D-Nluc(F)表現出增強的反應活性,IC50值為23.7 ng/mL,比2D-Nluc高2.9倍,該方法的檢測限(LOD)為0.7 ng/mL。此研究通過利用鐵蛋白的多聚效應提高了免疫分析的靈敏度,建立了一種新型高效的無毒免疫分析方法,為食品中微量有毒污染物的檢測提供了一種新思路。

3.3 病毒

傳染性胰腺壞死病毒(infectious pancreatic necrosis virus,IPNV)是一種引起鱒魚、蛙魚等多種魚類患病的病毒病原體,能夠給魚類養殖行業帶來巨大的經濟損失,是各國進出口魚的重要檢測對象。CHAVAN等[54]報道了一種針對魚類IPNV的即時檢測生物傳感器,該研究者通過基因融合技術在人源重鏈脫鐵蛋白(H-AFN)的C端連接了Protein G;同時在C端進一步融合表達了His肽段,通過具有橋連作用的Ni-NTA將融合表達產物固定在金電極上。利用抗體抗原的結合特異性,并通過DPV和電化學阻抗譜進行電化學分析,從而可以對魚樣本IPNV進行快速定量化檢測,檢測限為2.69 TCID50/mL。

高致病禽流感H5N1是一種禽類烈性傳染病,可以跨越種屬障礙感染人類,曾在亞洲、歐洲等多個國家流行并造成巨大的經濟損失[55]。目前,從非免疫合成文庫中獲取的納米抗體對其目標抗原表現出較低的親和力;而且該類型納米抗體具有較短的血清半衰期,極大限制了在生物分析或治療中的應用。近年來的研究表明,納米抗體的低聚化是提高其親和能力的有效途徑。最近,FAN等[56]將鐵蛋白C端的第五螺旋(即E螺旋結構)替換為納米抗體,從而得到了一種新型納米抗體,命名為Fenobody。透射電子顯微鏡分析顯示Fenobody在鐵蛋白四重軸通道表面形成了4聚體納米抗體束,酶聯免疫吸附試驗表明Fenobody能夠以最大限度地暴露抗原結合位點,相比于單體狀態的納米抗體,Fenobody對H5N1病毒的親和力增加了約360倍,并且熱穩定性極強,采用FITC標記 Fenobody和納米抗體,發現Fenobody在體內的半衰期延長了近10倍,更為重要的是,ELISA雙抗體夾心法表明Fenobody比普通的納米抗體的敏感性高100倍。由此可見,此研究對于養禽業和人類公共安全具有重要意義。

3.4 其他有毒有害物質

H2O2具有高效殺菌、漂白與防腐的作用,被作為食品添加劑廣泛地用于食品加工中。相關研究表明過量H2O2進入人體后可能會引起細胞氧化應激和損傷,導致人體遺傳物質損傷、加快衰老、癌癥、神經性退行疾病等問題產生。利用電化學傳感器是高效、快速檢測H2O2的方法之一,RAFIPOUR等[57]以鐵蛋白納米籠模板在其內部空腔合成鈷納米顆粒,并將其共價修飾在金電極表面,構建出H2O2電化學傳感器。相比于裸金電極而言,鈷納米顆粒-鐵蛋白復合顆粒(CoNP-Fn)修飾后的電極表現出更好的電催化活性。該傳感器對H2O2的響應在2.49×10-9～1.91×10-8mol/L具有良好的線性關系,檢測限為2.48×10-9mol/L。最近,TAMLEH等[58]將鈷納米顆粒-鐵蛋白復合顆粒(CoNP-Fn)共價連接在多壁碳納米管/殼聚糖(MWCNTS/CS)復合物修飾的玻璃碳電極表面,構建了CoNP-Fn/MWCNTS/CS電化學傳感器,并通過DPV和循環伏安法評價了該傳感器的性能,結果表明CoNP-Fn/MWCNTS/CS電化學傳感器對H2O2檢測的檢測具有良好的線性響應,檢測限為1.29 nmol/L,具有較好的穩定性、靈敏度和選擇性。除此之外,鐵蛋白內部空腔還可以合成其他金屬納米顆粒,并用于構建電化學傳感器。例如,WANG等[59]利用鐵蛋白納米籠模板合成優勢,在其內部空腔合成了雙金屬Au-Ag納米顆粒(Au-Ag-Fn),將其修飾在石墨烯納米片(GN)上,從而構建了可檢測H2O2的GN/Au-Ag-Fn生物傳感器。相比于單獨的GN/Au和GN/Ag,基于GN/Au-Ag-Fn構建的生物傳感器對H2O2具有更高的電催化活性。

基于H2O2參與過氧化物酶的催化過程,因而可以通過ABTS、TMB等底物的顏色變化來測定H2O2的濃度。2007年,閻錫蘊團隊報道了鐵磁性納米顆粒具有辣根過氧化物酶相似的催化活性,并可以用于H2O2的檢測。隨后,該研究團隊利用鐵蛋白納米籠合成了Fe3O4-鐵蛋白納米顆粒,并證實其具備良好的過氧化物酶活性。最近,WANG等[59]利用鐵蛋白自身的鐵氧化沉淀活性,外源制備了holoferritin,并證實holoferritin具有類似的過氧化物酶活性;而且,其過氧化物酶活性與鐵離子裝載量呈現正比關系,該研究進一步利用TMB為底物實現了H2O2的快速檢測,H2O2的檢測范圍為4.85×103～14.71×103nmol/L(如圖4所示)。除此之外,JIANG等[31]發現利用鐵蛋白納米籠合成的金納米簇-鐵蛋白復合顆粒也具有過氧化物酶催化活性,可以有效地催化H2O2氧化TMB,從而實現H2O2的檢測。

圖4 含鐵鐵蛋白的合成及其過氧化物活性Fig.4 Schematic illustration of the preparation of reconstituted ferrihydrite nanoparticles within ferritin cavity and its mimetic peroxidase activity

4 結論與討論

鐵蛋白具有獨特的納米籠形結構,而且結構穩定。同時,其天然的空腔結構可以作為模板合成各種具有特殊理化性質的無機納米顆粒,使其成為一種獨具優勢的生物納米材料,并廣泛地應用于檢測傳感器的構建和有害物質成分分析檢測。本文系統介紹了利用鐵蛋白納米籠在傳感元件構建中的常見策略,即模板合成法和表面修飾法。目前,利用鐵蛋白納米顆粒構建的檢測傳感器可以用于食品毒素、重金屬離子、病毒、過氧化氫等有毒有害物質的檢測,并且在檢測信號放大、模擬酶催化活性、易于改造等方面展現出獨特優勢。

然而,盡管鐵蛋白納米籠在各種傳感元件構建及各類污染物的檢測中都有報道,仍還面臨著一些問題。這些問題主要包括:(1)目前利用鐵蛋白制備傳感元件應用于食品檢測仍處于實驗室研究階段且對于食品中有害物質檢測不夠充分,如農藥、獸藥殘留、致病菌檢測等仍有待研究者給予關注;(2)利用鐵蛋白構建傳感元件的成本仍然較高,如何進一步解決原料獲取、簡化合成途徑仍然是未來迫切需要解決的問題;(3)鐵蛋白的化學修飾雖具有獨特優勢,但存在一定程度的不確定性。另外,鐵蛋白的生物修飾可通過定向改造從而實現精準控制,但對可行的修飾基團仍然具有局限性?？傊?食品安全是民生大計,相信鐵蛋白納米顆粒會隨著研究水平和科技發展的進步,未來在食品安全檢測領域發揮出更大的潛能。