构建基于RBL肥大细胞的电化学细胞传感器检测食品中的过敏原蛋白

发布时间：2020-03-22 20:09

【摘要】：食品过敏是一种发生频率高,范围广且反应严重的疾病,过敏反应包括皮肤、呼吸系统、神经中枢系统、肠胃系统等,严重的过敏反应甚至会带来生命危险。现行的检测方法大多通过对蛋白质和核酸的检测来间接评价食品过敏原,检测结果易受到外部环境的影响。而细胞传感技术以机体免疫系统中的活细胞作为传感介质,相比其他常规的检测方法,细胞传感技术的灵敏性更好且专一性高。本文针对食品中的过敏原蛋白构建三种基于肥大细胞的、特异性强、灵敏度高、检测速度快、结果准确可靠的电化学细胞传感器,用于检测食品中的过敏原蛋白。以期为食品过敏原的检测研究提供一条新的途径。本文的主要研究结果如下:(1)为检测花生过敏原蛋白Arah2,选用浓度为0.40mg/mL纳米金和1.00mg/mL纳米磁珠对工作电极(磁性玻碳电极)进行修饰,构建基于三电极的RBL肥大细胞电化学传感器。该传感器的电流信号与细胞浓度具有良好的相关性,确定最优细胞浓度为1×107个/mL。磁性玻碳电极表面阻抗值(Ret)与花生过敏蛋白Arah2的浓度成正比,检测的线性范围为0.02至0.10 ng/mL,相关系数为0.996,检测限为8.00 pg/mL;结合扫描电镜、透射电镜及RBL肥大细胞内Ca2+水平检测的结果,证实了 RBL肥大细胞电化学传感器检测结果的可靠性。(2)为检测牛乳中的酪蛋白,同时为提高检测设备的便携性与移动性,简化检测设备后处理的操作,设计制备了基于纤维素纸的纸芯片作为检测平台。选用浓度为7.00 mg/mL碳纳米纤维和3.00 mg/mL石墨烯纳米片对纸芯片的工作电极进行修饰,构建基于RBL肥大细胞的电化学纸芯片传感器,该纸芯片传感器与细胞浓度具有良好的相关性,确定最优细胞浓度为1×107个/mL。检测酪蛋白时,纸芯片的峰电流值(Ip值)与酪蛋白浓度成反比,其线性范围为0.10至1.00 μg/mL,相关系数为0.996,检测限为0.03μg/mL。电化学传感器的检测结果与ELISA测定结果相互验证,与扫描电镜、透射电镜,RBL肥大细胞内Ca2+水平检测的结果相符,验证了基于RBL肥大细胞的电化学纸芯片传感器用于评价牛乳中酪蛋白的可行性。(3)为更好地模拟体内过敏环境,降低试验成本,以化合物48/80(Conpound48/80,以下简写C48/80)作为检测目标物,选用浓度为6.00 mg/mL的二硫化钼和2 mmol/mL的氯金酸对纸芯片的工作电极进行修饰,将RBL肥大细胞与B细胞共培养,构建基于细胞共培养体系的电化学纸芯片传感器,该纸芯片传感器与细胞数浓度之间具有良好的相关性,确定最优细胞浓度为1×107个/mL。试验结果显示,纸芯片的电流值与C48/80浓度成反比,其线性范围为0.02至0.10 ng/mL,相关系数为0.991,检测限为0.21 ng/mL。纸芯片传感器的检测结果与扫描电镜、透射电镜,RBL肥大细胞内Ca2+水平检测的结果相符,说明所构建的纸芯片传感器能够用于定量检测C48/80。综上,本文针对食品过敏原以RBL肥大细胞为传感元件,结合电化学、微流控纸芯片等技术构建三种新颖、灵敏、高特异性的电化学细胞传感器,并用于食品过敏原的检测,为食品过敏原的检测提供了新的方法。
【图文】：

构的细胞凝胶。用该电化学传感器成功地进行了细胞毒性检测，检测结果显示了邋Ａ５４９肺逡逑癌细胞对厄洛替尼的ＩＣ５Ｇ值。Ｓｅ等［５１］通过优化３Ｄ细胞凝胶增强了所构建的基于３Ｄ细胞逡逑电化学生物传感器的信号有效性（如图１－１）。逡逑Ｅｌｅｃｈｏｌｙｔｅ逡逑Ｏｉｌ邋＆邋ＳｏＰｇｅｌ逡逑，e$４参？，雩、逡逑Ａｕ邋ｅｋｃｔｒｏｄｅ逦Ａｎ邋ｅｌｅｃｔ！邋ｏｄｅ逦Ａ２邋ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ逡逑Ｃｅｒａｍｉｃ邋ｓｕｂｓｔｉ邋－ａｔｅ逡逑Ｃｏｕｎｔｅｒ逦Ｗｏｒｋｉｎｇ逦Ｒｅｆ．逡逑ＩＳＳＳＳＳＳＳＳＳＳＩ＾．．．．、＿逡逑图１－１基于三维细胞的电化学生物传感器不意图（版权２０１１，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆ邋ｔｈｅ邋ＩＥＥＥ逡逑Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ邋ｉｎ邋Ｍｅｄｉｃｉｎｅ邋＆邋Ｂｉｏｌｏｇｙ邋Ｓｏｃｉｅｔｙ邋）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｃｅｌｌｓ．逡逑由于细胞不具有导电性，当细胞固定在电极上后，，会阻碍电子的传输，从而使得检测逡逑的电流峰值大幅下降。为提高电极检测的灵敏度，增大电流，常用导电性好的材料来修饰逡逑电极表面以提高电子的传输速率。Ｃａｏ等［５２］提出用茜素和还原氧化石墨烯纳米片修饰磁性逡逑玻碳电极，用来快速检测硫化物。实验结果显示检测硫化物的线性范围为２．００Ｘ１ＣＴ３邋ｍＭ逡逑至３．２８邋ｍＭ，检出限为１邋ｐＭ。说明所构建的电化学传感器具有良好的电催化活性和提高电逡逑极灵敏性的作用。Ｗａｎｇ等［５３］开发了一种基于巨噬细胞的电化学生物传感器

图１－２技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ邋ｏｆ邋ｔｈｉｓ邋ｐａｐｅｒ逡逑
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.2;TS207.3

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本文编号：2595559