保障食品安全 生物傳感器實現沙門氏菌快速檢測
【化工儀器網 項目成果】近日，中國農業大學研究團隊成功研發出一種基于微流控芯片技術的比色生物傳感器，搭配智能手機App進行數據處理，可實現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，發表于傳感器領域著名期刊《生物傳感器與生物電子學》。
沙門氏菌是常見的食源性致病菌，目前已發現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、發燒等癥狀，我國的細菌性食物中毒有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防和控制沙門氏菌感染、保障食品安全的關鍵。
我國沙門氏菌的現行檢驗標準為GB 4789.4-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》，主要通過培養法進行檢測，此外還有聚合酶鏈式反應(PCR)以及酶聯免疫吸附測定(ELISA)等方法。但培養法檢測時間長，PCR法核酸提取操作復雜，ELISA法檢測靈敏度低，都無法進行現場快速檢測。
微流控芯片將生物、化學等實驗室的基本功能諸如樣品制備、反應、分離和檢測等縮微到一個幾平方厘米芯片上，多種單元技術在整體可控的微小平臺上靈活組合、規模集成，是實現現場快速檢測的理想平臺。研究團隊以微流控芯片為基礎研發了一種不需要任何外部電源的生物傳感器，利用滑動多位閥進行流體通道選擇和利用一次性注射器進行流體轉移操作，實現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，集成了擴縮螺旋微混合器、分離腔、檢測腔等。首先，將細菌樣本、免疫磁珠和葡萄糖氧化酶標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先置于微流控芯片外圍的相應腔室之中，通過轉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，使其多次經過三維特斯拉結構進行快速混合，形成磁珠-沙門氏菌-聚苯乙烯微球復合物，并用磁鐵將其捕獲在分離腔中。然后，分別連接兩個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生過氧化氫。最后，連接過氧化氫試紙腔，將催化產物從分離腔轉移到過氧化氫試紙腔，導致過氧化氫試紙顏色發生變化。以帶有飽和度計算算法的智能手機 App 采集并分析試紙圖像，實現沙門氏菌的定量檢測。該生物傳感器可在 45 分鐘內檢測 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，可以在現場進行檢測，有利于沙門氏菌感染的預防控制，對保障食品安全具有重要意義。
（資料來源：中國農業大學）
（資料來源：中國農業大學）
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