基于适配体/量子点的多通道场效应晶体管传感器检测食品中肠出血性大肠杆菌

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81270041
项目类别：
面上项目
资助金额：
70.0万
负责人：
谌志强
依托单位：
中国人民解放军军事科学院军事医学研究院
学科分类：
H3004.食品卫生
结题年份：
2016
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
李赛；陈照立；杨栋；薛斌；王东卫；张潇娴；
关键词：
适配体场效应晶体管传感器信标量子点预警肠出血性大肠杆菌

项目摘要

A large outbreak of Escherichia coli O104︰H4 had been reported in Europe in 2011, which sounded again a warning to people. Furthermore, the infectious incident caused by the rare or novel pathogen occurred from time to time, so the traditional detection method can not ensure the safety and sanitation of the food in modern society. In this study the multi-channel single-walled carbon nanotube field-effect transistors (SWNTs-FET) sensor is fabricated by lithography technology. The general type and specific aptamers of Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) are respectively selected by bacterium-based subtractive selection method, and the beacon quantum-dots are prepared by different colored quantum-dots coated aptamers. The detection bacterium signal of SWNTs-FET sensor is amplified by the beacon quantum-dots, and the bacterial species are determined by the color of the beacon quantum-dots which are observed using fluorescence microscope. The rapid detection and early warning of EHEC is eventually developed by using the aptamer technology, the beacon quantum-dots technology and the multi-channel SWNTs-FET. The completion of the project will develop a new rapid, sensitive, and specific detect technology for food security earlr warning, rapid detection of foodborne, food hygiene supervision, and Entry-exit Inspection & Quarantin.

2011年欧洲出现的肠出血性大肠杆菌O104︰H4感染爆发事件给人们再一次敲响了警钟。而且罕见的或新发的病原体引起的感染事件时有发生，传统、单一的检测方法已不能保证现代的食品卫生安全。本项目利用光刻技术构建多通道的单壁碳纳米管场效应晶体管（SWNTs-FET）传感器；采用细菌消减SELEX技术分别筛选出肠出血性大肠杆菌通用型和特异性适配体，并分别与不同颜色的量子点连接制备成信标量子点；通过量子点对传感器检测细菌的信号进行放大，同时利用荧光显微镜观察传感器上信标量子点的颜色确定细菌的种类。本研究将适配体技术、信标量子点技术与多通道SWNTs-FET传感器进行有机的结合，最终实现对污染食品中肠出血性大肠杆菌的快速检测及预警。本项目将为食品安全预警、食物中毒快速检测、食品卫生监督检测和进出口检验检疫提供快速、灵敏和特异的检测新技术。

结项摘要

目前，食品安全问题已被我国列为当今继人口、资源、环境之后的第四大社会问题。而在众多的食品安全问题中，由致病菌或条件致病菌污染食品而造成的食品安全问题事件则是主要原因之一。肠出血性大肠杆菌作为其中主要的类致病菌，可引起腹泻、出血性肠炎等疾病。目前，针对肠出血性大肠杆菌的检测方法众多，但是这些方法大多存在操作繁琐、耗时较长和灵敏度偏低等问题。基于单壁碳纳米管场效应晶体管（SWNTs-FET）的生物传感器具有免标记、检测时间短、灵敏度高等显著优势，使其在食品安全、疾病的早期诊断和治疗和环境监测方面发挥着重要的作用。.本项目采用全菌SELEX消减技术筛选针对4种常见的肠出血性大肠杆菌和1种混合的通用型肠出血性大肠杆菌为目标菌进行多轮次的筛选，筛选各自的特异性ssDNA适配体，并结合其解离常数及二级结构特点挑选出各自最佳的适配体，同时利用荧光、流式细胞和激光共聚焦显微镜方法验证了其特异性。将挑选出的ssDNA适配体与量子点连接制成信标量子点，通过实验确证两者的最佳浓度比为10︰1。将LBL自组装技术与传统的光刻技术结合制备出多通道的场效应晶体管传感器，将肠出血性大肠杆菌多克隆抗体连接至传感器上可实现对肠出血性大肠杆菌的多重检测，同时利用肠出血性大肠杆菌的信标量子点对传感器的检测信号进行放大，进一步提高了多通道SWNTs-FET传感器的检测灵敏度，达到了101cfu/mL。适配体因其具有高亲和力、高特异性、靶分子广泛和易于生产及保存等特点，已被广泛用于疾病诊断治疗、药物靶向传递、细胞成像分析、微生物检测和分子传感器等领域。本研究中筛选出的5种肠出血性大肠杆菌ssDNA适配体除与传感器联合使用外，其还可广泛应于ELISA检测、胶体金试纸条检测及免疫磁颗粒检测等方法中，这将为肠出血性大肠杆菌的快速检测及预警提供强有力的技术保障，从而为保障人们食品卫生安全提供帮助。同时本项目的开展为生物传感器的多通道检测及信号放大提供了一定的思路。