快速檢測複雜基質中食源性致病菌的SPR生物感測器研究

《快速檢測複雜基質中食源性致病菌的SPR生物感測器研究》是依託浙江大學，由葉尊忠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：快速檢測複雜基質中食源性致病菌的SPR生物感測器研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：葉尊忠
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

食品安全已成為當今世界性公共衛生熱點，其中微生物性危害是最突出的問題之一。研究快速、靈敏和準確的檢測技術和方法是提高我國食品安全快速檢測能力的關鍵技術措施。儘管市場上存在各種快速技術和儀器（如試劑條、盒等），但基質對檢測結果乾擾大以及這類檢測技術普遍存在靈敏度低，非定量檢測等問題。本研究採用表面電漿共振（SPR）生物感測器技術來檢測致病菌。此技術具有免標記、實時線上檢測、高靈敏度和選擇性等優點，而備受研究者關注。研究旋轉磁場使已包被待測目標抗體的免疫磁珠在被測樣品中和目標物充分結合，並控制免疫磁珠驅使已捕獲的被測目標從溶液中快速分離，起到濃縮和提純作用；通過研究採用適當的電場控制來提高感測器晶片表面的抗體固定密度以及用磁場引導已經提純的目標物和晶片上抗體的充分結合，以獲得最優生物學反應信號。由於結合快速提純，提高抗體固定密度以及採用免疫磁珠信號放大作用，使得此研究具有非常重要的意義。

結題摘要

食品安全已成為當今世界性公共衛生熱點，其中微生物性危害是最突出的問題之一。本研究採用SPR生物感測器技術、免疫磁分離技術、原子力顯微鏡等手段對複雜背景下的致病菌進行檢測研究，取得了以下成果：建立了快速分離複雜基質中致病菌的免疫磁分離方法並搭建研究平台，開發了相應的控制軟體，並實現了在複雜背景下對目標緻病菌的提純和濃縮以及信號放大作用。研究表明，在相同的磁場控制條件下，微米免疫磁珠比納米免疫磁珠在分離效果上具有較大的優勢，如有更快的分離時間，更高的捕獲率（可達90%以上）等優點。搭建了多通道小型SPR生物感測器檢測研究樣機系統，開發了相應的控制管理軟體，軟體可設定SPR生物感測器的測量參數，並對多通道SPR感測器數據進行實時採集，通過與商業儀器比對評估和完善其性能。由於致病菌與抗體的尺寸相差懸殊，容易導致致病菌捕獲時SPR生物感測器信號的不穩定，因此本研究創新地把原來用於檢測小分子的競爭法移植到致病菌檢測研究上。先在含有待測致病菌的緩衝液加入已知濃度的抗體，然後在SPR感測器上固定二抗，最後用SPR生物感測器檢測剩餘的抗體濃度，從而得出待測致病菌的濃度，結果表明這種方法較ELISA優，非常適合SPR生物感測器檢測致病菌研究，獲得的信號穩定性好。進行抗體在SPR感測器上固定的關鍵技術研究。研究了基於金黃色葡萄球菌白蛋白的吸附法，共價結合固定法以及基於生物素-親和素體系的固定法。儘管吸附法可以增加SPR感測器的重複使用次數，但是它固定的生物分子特異性和穩定性較差，生物分子易環境因素的影響而脫落。而生物素和親和素固定方法相比於其它的抗體固定方法有其獨特優勢，可以增加感測器表面抗體的覆蓋量，更多地減少非特異性吸附的發生，提高感測器的信噪比，因此它和共價結合法都能用於穩定地檢測致病菌研究。搭建了用於抗體固定信號增強的電場控制裝置，研究了信號放大方法，包括細菌破碎法。儘管抗體具有高的親和力、特異性使其成為是最為普遍的分子識別元件，但是也具有試劑昂貴等問題，因此本研究另闢蹊徑，採用凝集素替代抗體來特異性地檢測致病菌，並獲得較低的檢測限，研究成果已經發表。實驗表明在一定的濃度範圍內，凝集素的檢測性能比抗體更優。以上研究成果為快速檢測致病菌的生物感測器研究開發提供了理論依據。目前本項目已經發表5篇學術論文，其中SCI收錄5篇，EI收錄2篇。