微流控芯片上介电电泳驱动在线富集和功能化荧光纳米颗粒信号增强的病原菌检测研究

以发展重要病原菌快速、灵敏检测新技术为基点，结合分析化学、物理、微生物、材料、纳米技术等交叉学科，通过采用具有信号增强的功能化荧光纳米颗粒标记病原菌识别基元（如特异性抗体、核酸探针或肽核酸探针）,达到对病原菌或病原菌特征性基因片段的高灵敏选择性结合与识别。在此基础上，利用微流控芯片上介电电泳驱动，实现对功能化荧光纳米颗粒识别与结合了目标病原菌或病原菌特征性基因片段在线富集，通过采用荧光显微镜测量富集区域荧光信号强度，实现对目标病原菌或病原菌特征性基因片段的检测，发展一种基于微流控芯片上介电电泳驱动在线富集和功能化纳米颗粒信号增强的病原菌检测新技术。该技术集成了功能化荧光纳米颗粒信号增强的高灵敏性、介电电泳驱动的在线富集以及微流控芯片的高通量特性，使病原菌的检测方法朝着快速、灵敏、高通量、自动化和低成本的方向发展，为国家食品安全检验、疾病诊断以及环境监测等领域相关病原菌检测提供新方法。

以发展病原菌快速、灵敏和准确的检测新技术为研究目标，通过功能化荧光纳米颗粒信号放大效应结合介电电泳微流控芯片在线驱动实现大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等重要病原菌的同步富集与检测。完善和拓展了一系列新型荧光纳米材料制备新技术，发展基于功能化荧光纳米材料的生物荧光标记新方法，为样品中少量病原菌的超灵敏检测提供了新的契机；以大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等重要病原菌为分析模型，实现了单种病原菌特异性检测和多种病原菌同时检测，建立了基于微流控芯片上介电电泳驱动在线富集和功能化纳米颗粒信号增强的病原菌快速、灵敏、高通量通用检测平台。突破了现有的病原菌检测方法模式，使病原菌检测方法朝着快速、灵敏、高通量、自动化和低成本的方向发展，为国家的食品安全检验、 疾病诊断以及环境监测等领域相关病原菌检测提供新方法。通过项目的完成取得了一批具有重要意义的研究成果，在Analytical Chemistry、Biomaterials、Biosensors & Bioelectronics、Chemical Communications等国内外学术期刊上发表代表性学术论文31篇，申请国家发明专利4项，培养硕士、博士研究生共21人。其中12人已通过学位论文答辩，2名硕士研究生的论文被评为湖南省优秀硕士学位论文。同时，项目负责人在项目执行期间，获得了国家自然科学基金优秀青年基金、湖南省科技计划重点项目资助，并于2015年受聘为湖南省“芙蓉学者计划”特聘教授。项目团队与国内外相关单位开展了多层次、多方位的科研合作和学术交流，围绕生物功能化纳米颗粒应用以及重要病原菌的检测研究建立了良好的合作关系，美国St. John’s大学药学系药理室主任陈哲生教授、美国佛罗里达大学医学院病理学、免疫学与实验医学系消化病理科主任刘晨教授等专家应邀到项目组访问和讲学；项目负责人与项目组成员在Interntional Symposium NANOPOROUS MATERIALS-7 (Niagara Falls, Canada)、2014 sixth International Symposium on Bioanalysis, Biomedical Engineering and Nanotechnology (ISBBN 2014)、第十二届全国分析化学年会、全国化学会第二十九届学术年会等国际、国内会议报道了相关研究成果。