高特异性碳纳米生物传感器的构建及在致病菌快速检测中的应用研究

In order to develop rapid detection methods and technology of diseased bacteria in our country, it is to discover and select a series of highly specific aptamers based on Salmonella and their biomarkers in this project,in which the carbon nano-materials will be synthsized to construct carbon nano-biosensors using chemical and microbial technolgy. Forthmore, a plateform will be also established to detect the bacteria and their molecules based on fluorescent aptamer recognizition and bio-magnetic beads. The selected aptamers having highly sensitive, specifical and affinity could increase greatly bacteria detection specificity of biosensor as a biomarker is a measurable indicator of a specific biological state or the presense and stage of diseease. It is very significant in the biomarker discovery, diseased molecular mechanism and diagnosis of diseased bacteria, food detection, environmen monitoring and clinical microbilogy.

为了发展我国致病菌快速检测方法和技术，本项目以沙门氏菌(Salmonella sps)为模式菌，以其稳定的生物标志物为目标分子，筛选一组高特异性核酸适配体。利用化学和微生物组合合成技术，合成碳纳米材料，并构建成碳纳米生物传感器；结合生物功能化磁性粒子和荧光标记分子组合连接方法，完成基于核酸适配体识别的沙门氏菌及分子检测技术平台建设。由于生物标志物是特殊生物学状态或疾病发生状态的可检测指示物，以此为目标筛选得到的适配体具有高灵敏性,特异性和亲和性等特性，可以较大地提高该传感器对病原菌检测的特异性。该技术可为致病菌的生物标志物的发现、致病分子机制研究与诊断提供有力支持，在食品检测、环境监测和临床微生物检验上具有广泛的意义和应用前景。

致病菌快速检测一直是国内外研究关注的焦点。为了发展我国致病菌快速检测方法与技术，本项目通过建立和筛选靶标细菌核酸适配体，建立了一套基于核酸适配体识别的高特异性碳纳米生物传感器并用于快速检测致病菌及生物标志物的方法与技术。首先，筛选了几种沙门氏菌及生物标志分子的适配体并构建碳纳米生物传感器，成功的实现了对鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）、肠炎沙门氏菌（S. enteritidis）、甲型副伤寒沙门氏菌（S. paratyphosa）等致病菌的快速检测；通过酶调控信号放大技术和碳纳米技术相结合，构建了一系列具有高灵敏度高特异性的新型碳纳米生物传感器，完成了对沙门氏菌、流感病毒以及ATP的快速检测；以细胞适配体/适配体文库作为直接荧光探针，构建了基于这几种生物探针的检测体系分别用于K88菌毛蛋白和ETEC K 88菌体的快速检测分析。这些检测体系的建立，大大的改善了以往的检测技术，具有快速、易操作、特异性高、灵敏度强等优势，为环境、食品及其临床微生物的检测的诊断提供新的方法和技术平台。该课题执行四年以来共计发表SCI论文16篇，受到国内外同行高度关注，达到了预期目标。