基于金属有机框架的多目标食源性致病菌电化学生物传感方法研究
发布时间：2022-01-20 04:40
建立食源性致病菌快速检测方法对保证食品安全而言意义重大。其中鼠伤寒沙门氏菌（S.ty）和单核细胞增生性李斯特菌（List.m）分别是最常见和致死率最高的食源性致病菌,而且这两种食源性致病菌通常会同时出现在被污染的食品中。当前食源性致病菌检测主要依靠繁琐耗时的传统方法,远不能满足当下社会发展与食品安全保障的需求。因此,迫切需要开发一种能够同时检测样品中多种食源性致病菌的快速、灵敏和便捷的检测方法。其中,电化学生物传感器因其操作简便、成本低和灵敏度高等优点,已经被应用于如医学诊断、药物分析、重金属分析和食品分析等各个领域的分析检测。本文用在温和条件下制备的铜金属有机框架（CuMOF）和铅金属有机框架（PbMOF）作为信标,配合核酸夹心结构,构建了基于信号放大策略的双通道电化学传感平台,实现了同时快速检测S.ty的inv A基因和List.m的inl A基因。为了进一步提升纳米结构的性能,制备了磁性核壳结构金属有机框架纳米粒子作为磁性纳米信标。所提出的电化学传感方法对目标基因具有超灵敏的电化学响应,具有高选择性和可重复性,同时对真实样品的分析也显示出良好的性能,具有广阔的应用前景。本文的研究...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008年至2018年全球食品安全事件根据危害分类的召回[2]
20图1.2当前细菌检测和定量方法：（A）传统细菌培养技术；（B）使用生化测定法区分细菌菌株；（C）分子方法：（左）流式细胞仪图像；（右）基于PCR的方法（D）基于免疫学的方法：（左）夹心ELISA和（右）比色免疫磁测定[36]Fig1.2Currentbacterialdetectionandquantificationmethods:(A)traditionalbacterialculturetechniques;(B)usingbiochemicalassaystodistinguishbacterialstrains;(C)molecularmethods:flowcytometryimages(left);PCR-basedMethod(right);(D)Immunology-basedmethods:sandwichELISA(left)andcolorimetricimmunomagneticassay(right)1.2.1传统培养检测方法检测食源性致病菌的常规方法是进行细胞培养，然后进行标准生化鉴定分析[45,46]。这种方法是鉴定病原微生物的黄金标准，可提供准确的分析结果。但是这些方法需要消耗的时间很长，因为它们是否有效取决于微生物在不同培养基中生长的能力。检测过程要分批使用预富集培养基，选择性富集培养基和选择性平板培养基等。通常，传统的细菌培养方法需要2至3天进行初步鉴定，并需要一周以上的时间来确认细菌的种类[15,45,47]。此外，传统基于培养的方法可能会因其灵敏度低而受到限制[15]。传统的细菌培养方法容易产生假阴性结果，假阴性结果是由于存活但不可培养的病原体引起的，造成无法检测到食源性细菌增加病原体的传播风险[15,48]。1.2.2免疫测定免疫测定的方法检测食源性病原体是基于抗体-抗原特异性识别作用[49]。抗体与其特定抗原的结合强度决定了免疫测定的敏感性和特异性[19]。常用的抗原一般为食源性致病菌的体细胞（O），鞭毛（H）或荚膜（Vi）等，抗体一般为人工合成的特异性单克隆或多克隆抗体[1]。目前，基于免疫的方法中的酶联免疫吸附测定（ELISA）和侧向流免
24图1.3通过分析信号来检测潜在食源性病原体的生物传感器配置[90]Fig1.3Biosensorconfigurationforpotentialfoodbornepathogendetectionviaanalyticalsignaling（1）光学生物传感器光学生物传感器是根据上述生物传感器的换能器所定义的，即在此传感分析过程中将反应过程转导为可以测量的光学信号，例如测量荧光的出现和猝灭、折射率的增大和减孝化学发光、吸光度变化和荧光共振能量转移等[92]。在所有的传感器中，生物受体的选择是不被限制的，常见的例如核酸、抗原抗体、适体、肽核酸、噬菌体等都是光学和电化学生物传感器常用的生物识别原件。根据换能器转导的信号分类将常见的用于分析食源性致病菌的光学生物有：表面等离子共振（SPR）生物传感器，荧光生物传感器和比色生物传感器等[1]。①SPR生物传感器SPR生物传感器是一种无标记的可见光谱生物传感器，具有出色的灵敏度和多路复用能力。这种传感器可以基于表面折射率的变化来监视实时分子相互作用，例如对整个传感器表面成像或者将表面分割成任意大小的“点”，并对特定位置的表面进行功能化来达到分析检测的目的[93]。Liu等人开发了一种基于免疫抗体功能化的Fe3O4免疫磁性纳米粒子快速检测肠炎沙门氏菌的SPR生物传感器，在1.4×101–1.4×109CFUmL-1范围内有良好的线性且LOD为14CFUmL-1。与常规的SPR相比由于使用了免疫磁性纳米粒子使检测的灵敏性提高了4个数量级[94]。Hana等人考虑到将SPR生物传感器实际应用于食品样品中细菌病原体检测的主要挑战之一仍然是食品样品基质产生的干扰效应，特别是非目标分子从样品到传感的非特异性吸附表面（导致假阳性信号），首次采用了超低结垢、可功能化的聚羧基甜菜碱丙烯酰胺（pCBAA）作为独特的感测表面而设计了一种低污垢表面SPR生物传感?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Cu-TPA的电化学生物传感器对黄曲霉毒素B1的检测[J]. 王春燕,蒋晓青,周泊. 高等学校化学学报. 2019(11)
[2]基于碳纳米材料的无酶电化学传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,马占芳. 化学进展. 2016(11)
本文编号：3598189
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008年至2018年全球食品安全事件根据危害分类的召回[2]
20图1.2当前细菌检测和定量方法：（A）传统细菌培养技术；（B）使用生化测定法区分细菌菌株；（C）分子方法：（左）流式细胞仪图像；（右）基于PCR的方法（D）基于免疫学的方法：（左）夹心ELISA和（右）比色免疫磁测定[36]Fig1.2Currentbacterialdetectionandquantificationmethods:(A)traditionalbacterialculturetechniques;(B)usingbiochemicalassaystodistinguishbacterialstrains;(C)molecularmethods:flowcytometryimages(left);PCR-basedMethod(right);(D)Immunology-basedmethods:sandwichELISA(left)andcolorimetricimmunomagneticassay(right)1.2.1传统培养检测方法检测食源性致病菌的常规方法是进行细胞培养，然后进行标准生化鉴定分析[45,46]。这种方法是鉴定病原微生物的黄金标准，可提供准确的分析结果。但是这些方法需要消耗的时间很长，因为它们是否有效取决于微生物在不同培养基中生长的能力。检测过程要分批使用预富集培养基，选择性富集培养基和选择性平板培养基等。通常，传统的细菌培养方法需要2至3天进行初步鉴定，并需要一周以上的时间来确认细菌的种类[15,45,47]。此外，传统基于培养的方法可能会因其灵敏度低而受到限制[15]。传统的细菌培养方法容易产生假阴性结果，假阴性结果是由于存活但不可培养的病原体引起的，造成无法检测到食源性细菌增加病原体的传播风险[15,48]。1.2.2免疫测定免疫测定的方法检测食源性病原体是基于抗体-抗原特异性识别作用[49]。抗体与其特定抗原的结合强度决定了免疫测定的敏感性和特异性[19]。常用的抗原一般为食源性致病菌的体细胞（O），鞭毛（H）或荚膜（Vi）等，抗体一般为人工合成的特异性单克隆或多克隆抗体[1]。目前，基于免疫的方法中的酶联免疫吸附测定（ELISA）和侧向流免
24图1.3通过分析信号来检测潜在食源性病原体的生物传感器配置[90]Fig1.3Biosensorconfigurationforpotentialfoodbornepathogendetectionviaanalyticalsignaling（1）光学生物传感器光学生物传感器是根据上述生物传感器的换能器所定义的，即在此传感分析过程中将反应过程转导为可以测量的光学信号，例如测量荧光的出现和猝灭、折射率的增大和减孝化学发光、吸光度变化和荧光共振能量转移等[92]。在所有的传感器中，生物受体的选择是不被限制的，常见的例如核酸、抗原抗体、适体、肽核酸、噬菌体等都是光学和电化学生物传感器常用的生物识别原件。根据换能器转导的信号分类将常见的用于分析食源性致病菌的光学生物有：表面等离子共振（SPR）生物传感器，荧光生物传感器和比色生物传感器等[1]。①SPR生物传感器SPR生物传感器是一种无标记的可见光谱生物传感器，具有出色的灵敏度和多路复用能力。这种传感器可以基于表面折射率的变化来监视实时分子相互作用，例如对整个传感器表面成像或者将表面分割成任意大小的“点”，并对特定位置的表面进行功能化来达到分析检测的目的[93]。Liu等人开发了一种基于免疫抗体功能化的Fe3O4免疫磁性纳米粒子快速检测肠炎沙门氏菌的SPR生物传感器，在1.4×101–1.4×109CFUmL-1范围内有良好的线性且LOD为14CFUmL-1。与常规的SPR相比由于使用了免疫磁性纳米粒子使检测的灵敏性提高了4个数量级[94]。Hana等人考虑到将SPR生物传感器实际应用于食品样品中细菌病原体检测的主要挑战之一仍然是食品样品基质产生的干扰效应，特别是非目标分子从样品到传感的非特异性吸附表面（导致假阳性信号），首次采用了超低结垢、可功能化的聚羧基甜菜碱丙烯酰胺（pCBAA）作为独特的感测表面而设计了一种低污垢表面SPR生物传感?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Cu-TPA的电化学生物传感器对黄曲霉毒素B1的检测[J]. 王春燕,蒋晓青,周泊. 高等学校化学学报. 2019(11)
[2]基于碳纳米材料的无酶电化学传感器同时检测抗坏血酸、多巴胺和尿酸[J]. 邢立文,马占芳. 化学进展. 2016(11)
本文编号：3598189
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