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保障食品安全生物傳感器實(shí)現(xiàn)沙門氏菌快速檢測

2022-06-16 08:36:37 來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：7257

　　近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種基于微流控芯片技術(shù)的比色生物傳感器，搭配智能手機(jī)App進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可實(shí)現(xiàn)沙門氏菌的快速檢測。研究成果以“基于滑動閥和注射器的沙門氏菌無源微流控生物傳感器”為題，發(fā)表于傳感器領(lǐng)域著名期刊《生物傳感器與生物電子學(xué)》。

　　沙門氏菌是常見的食源性致病菌，目前已發(fā)現(xiàn)2500多種不同類型的沙門氏菌，其中約1400余種能夠感染人類。在日常生活中，沙門氏菌主要感染動物性食品，如雞肉、雞蛋、牛奶、豬肉等，但蔬菜瓜果也能被沙門氏菌感染。沙門氏菌可引起惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、發(fā)燒等癥狀，我國的細(xì)菌性食物中毒有70%到80%是由沙門氏菌引起的。沙門氏菌的快速檢測篩查是預(yù)防和控制沙門氏菌感染、保障食品安全的關(guān)鍵。

　　我國沙門氏菌的現(xiàn)行檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB 4789.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》，主要通過培養(yǎng)法進(jìn)行檢測，此外還有聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)以及酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)等方法。但培養(yǎng)法檢測時(shí)間長，PCR法核酸提取操作復(fù)雜，ELISA法檢測靈敏度低，都無法進(jìn)行現(xiàn)場快速檢測。

　　微流控芯片將生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的基本功能諸如樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測等縮微到一個(gè)幾平方厘米芯片上，多種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺上靈活組合、規(guī)模集成，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測的理想平臺。研究團(tuán)隊(duì)以微流控芯片為基礎(chǔ)研發(fā)了一種不需要任何外部電源的生物傳感器，利用滑動多位閥進(jìn)行流體通道選擇和利用一次性注射器進(jìn)行流體轉(zhuǎn)移操作，實(shí)現(xiàn)了鼠傷寒沙門氏菌的快速靈敏檢測。

　　傳感器使用的微流控芯片只有 4 cm×6 cm 大小，集成了擴(kuò)縮螺旋微混合器、分離腔、檢測腔等。首先，將細(xì)菌樣本、免疫磁珠和葡萄糖氧化酶標(biāo)記的免疫聚苯乙烯微球的混合液、清洗液、葡萄糖和過氧化氫試紙預(yù)先置于微流控芯片外圍的相應(yīng)腔室之中，通過轉(zhuǎn)動多位閥將樣品腔與磁分離腔連接后，利用注射器來回推拉混合物，使其多次經(jīng)過三維特斯拉結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速混合，形成磁珠-沙門氏菌-聚苯乙烯微球復(fù)合物，并用磁鐵將其捕獲在分離腔中。然后，分別連接兩個(gè)清洗腔去除樣品背景和過量的聚苯乙烯微球，再連接葡萄糖腔，在分離腔中利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖產(chǎn)生過氧化氫。最后，連接過氧化氫試紙腔，將催化產(chǎn)物從分離腔轉(zhuǎn)移到過氧化氫試紙腔，導(dǎo)致過氧化氫試紙顏色發(fā)生變化。以帶有飽和度計(jì)算算法的智能手機(jī) App 采集并分析試紙圖像，實(shí)現(xiàn)沙門氏菌的定量檢測。該生物傳感器可在 45 分鐘內(nèi)檢測 4.4×10^1 - 4.4×10^6 CFU/mL的沙門氏菌，檢出限為44 CFU/mL。

　　該方法為沙門氏菌檢測提供了一種操作簡單、靈敏度高、特異性良好且成本低的快速檢測方法，可以在現(xiàn)場進(jìn)行檢測，有利于沙門氏菌感染的預(yù)防控制，對保障食品安全具有重要意義。

　　(資料來源：中國農(nóng)業(yè)大學(xué))

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