铁基纳米生物传感器低场NMR快速检测李斯特菌的方法研究

This project will study to establish a new method which can be available to detect Listeria monocytogenes rapidly in food samples by NMR technology. Super paramagnetic Fe3O4 immune magnetic bead would be prepared by coupling specific antibody and used to recognize the Listeria monocytogenes specially,because Fe3O4 nanoparticles’ paramagnetic and super paramagnetic characteristics would influence on NMR signal attenuate process , so the new method can be used to detect the target bacteria qualitatively and quantitatively analyze the target pathogenic bacteria of food in a certain range by measuring NMR relaxation time. The project will study on the structure and relaxation characteristic of nanoprobe to the NMR amplification mechanism . At the same time, a comprehensive assessment of the new method would be performed on the reliability, the accuracy, repeatability and etc. This method can be used for fast detection of harmful pathogens in food samples in the future.

本项目研究建立一种基于Fe基纳米生物传感器的低场NMR快速检测李斯特菌的方法。以李斯特菌,沙门氏菌等为对象，采用对应的抗体制备生物传感器，利用Fe基纳米粒子的顺磁和超顺磁特性对核磁共振衰减信号的弛豫时间的影响，提出核磁共振弛豫参数变化与Fe304超顺磁免疫磁珠含量的相关性指标，研究建立一种基于Fe基纳米生物传感器的低场MMR快速检测李斯特菌/沙门氏菌的方法，并评估方法的可靠性、准确性、重复性等，对纳米探针构造与弛豫特性MR信号的放大机制进行探讨。将低场核磁共振技术引入到食品科学的微生物检测，用于食源性致病菌的快速检测，从而作为大批待检样品的快速筛选，为低场磁共振技术的应用开辟广阔空间。

NMR肿瘤靶向造影剂是医学影像领域的前沿研究热点，将肿瘤靶向造影剂的理论方法引入到食品安全进行微生物快速检测方法是低场便携式NMR应用的一个紧迫的难点问题，是一种非常有意义值得研究的课题，有很好的引领性和原创性特征，本项目为应用基础研究。.项目研究了纳米Fe3O4NMR生物传感器的结构设计规律与合成方法及低场NMR快速检测微生物的方法。利用Fe3O4纳米颗粒改性制备NMR纳米生物传感器对弛豫时间T2的影响，作为磁性标记和NMR信号转换的媒介，进行了低场NMR技术快速检测沙门氏菌的方法学研究。研究了NMR生物传感器尺度、结构、种类、亲水性基团、分子量等对T2信号的影响规律；总结了低场NMR生物传感器结构设计规律。研究了Fe3O4纳米生物传感器的设计与合成方法，如Bio-PAMAM-DTPA，SA-coated USIO NP，SMN-SA，SAeO-CMCSeGd，SA-PAA-QD和QD-SA；PAA、和SA-PAA-Gd等生物传感器的结构设计规律与应用。发现合成过程中溶液阴离子的给电子能力对反应进程有影响；在合成过程中，要充分考虑引入基团的空间位阻效应。聚氨基酸类线性大分子的修饰过程中对pH值非常敏感，pH值不恰当，反应不发生。聚合物的带电属性及分子量对合成反应有巨大的影响。研究发现树枝状大分子PAMM型Fe3O4纳米和线性结构的大分子Fe3O4纳米生物传感器具有较好的稳定性，总结了Fe3O4纳米生物传感器的T2信号输出规律，尝试了生物素-链霉亲和素信号放大机制，大分子簇信号放大机制和多生物传感器信号放大机制的可能性，并对基于Fe3O4基NMR生物传感器的微生物检测方法进行了方法学评估。该项目为低场NMR生物传感器的设计理论进行了拓展创新，为微生物的快速检测提供了一种新颖快速的方法，开辟了低场NMR的应用空间。