功能化磁粒的制备及其在病原微生物检测中的应用研究

食品安全是一个遍及全球的公共卫生问题。由病原微生物引起的食源性疾病对人类健康危害极大，是食品安全的重大隐患，因此，建立有效、敏感、快速、准确的病原微生物检测方法，对于加强食品安全监管，有效地控制食物中毒和食源性疾病具有重要意义。本项目拟以常见的污染食品的病原微生物沙门菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌为研究对象，研制针对多种病原微生物非特异性吸附的功能化磁粒，将基于功能化磁粒的磁分离技术作为样品制备技术用于多种病原微生物的同时分离和富集，克服免疫磁分离技术中一次只能特异性地分离一种目的微生物的不足；发展在线富集无胶筛分毛细管电泳紫外检测技术用于多重PCR产物的测定，用在线富集技术提高核酸的检测灵敏度，用毛细管电泳技术提高核酸的分离度，用紫外检测技术直接检测核酸，无需对核酸进行标记；将基于功能化磁粒的磁分离技术、多重PCR与在线富集毛细管电泳紫外检测技术相结合用于病原微生物的快速检测。

食品安全是一个遍及全球的公共卫生问题。由病原微生物引起的食源性疾病对人类健康危害极大，是食品安全的重大隐患，因此，建立有效、敏感、快速、准确的病原微生物检测方法，对于加强食品安全监管，有效地控制食物中毒和食源性疾病具有重要意义。本项目以常见的污染食品的病原微生物革兰氏阴性菌大肠杆菌O157和革兰氏阳性菌单增李斯特菌为研究对象，研制可针对它们同时进行吸附的功能化磁粒。我们分别制备了壳聚糖、聚多巴胺、N-甲基咪唑鎓盐、聚阳离子、聚阴离子、钛离子和铜离子修饰磁粒，并将聚多巴胺、N-甲基咪唑鎓盐和聚阳离子修饰磁粒分别应用于致病菌的快速抓取，同时与PCR和无胶筛分毛细管电泳技术相结合用于快速测定低含量的致病菌。研究结果表明，N-甲基咪唑鎓盐和聚阳离子修饰磁粒基于静电作用可对革兰氏阴性和阳性菌快速抓取，然后在高盐的条件下通过离子交换作用将致病菌从磁粒上洗脱下来，聚阳离子修饰磁粒对致病菌的吸附容量在10^9cfu/mg数量级，比N-甲基咪唑鎓盐修饰磁粒对致病菌的吸附容量高一个数量级；聚多巴胺修饰磁粒可通过外界的pH诱导在酸性条件下抓取细菌，在碱性条件下释放细菌，释放细菌无需高盐条件，可以方便地与下游的PCR技术相结合，聚多巴胺修饰磁粒对致病菌的吸附容量在10^9cfu/mg数量级；将磁分离富集技术与PCR和无胶筛分毛细管电泳技术结合后可以在4.5小时内检测低至10¹cfu/mL的致病菌（大肠杆菌和单增李斯特菌）。同时我们还将壳聚糖、聚多巴胺和N-甲基咪唑鎓盐修饰磁粒成功应用于致病菌基因组的快速提取，以缩短致病菌的检测时间。本项目成功地将所制备的功能化磁粒应用于致病菌的分离富集，将磁分离技术与PCR和毛细管电泳技术相结合快速高灵敏地检测食源性致病菌，可将致病菌的检测时间缩短至4.5小时以内，可同时检测到低至10¹cfu/mL的革兰氏阴性菌和阳性菌，整个检测过程不涉及到有毒的有机溶剂的使用，体现了绿色环保的理念。本项目的研究成果对加强我国食品致病菌检测体系的建设及保证食品的安全具有重要的现实意义。