基于紫膜-金属氧化物纳米阵列的食源性致病菌电化学传感新方法研究

Food-borne pathogen is the prominent problem of food safety. This project aims to fabricate a novel electrochemical cytosensor based on purple membrane-metal oxide nano-arrays (PMMONAs) for the detection of food-borne pathogens. Based on the PM templates, the synthesis strategy of PMMONAs with the excellent biocompatibility, stability and electrocatalytic activity is proposed. Based on the electrocatalytic redox activity of PMMONAs for nontoxic small biomolecules and the specific recognition of ligands for food-borne pathogens, the novel electrochemical cytosensing platform will be established for the label-free, nontoxic, sensitive, selective, stable, renewable and rapid detection of food-borne pathogens. The project will provide new technology and method for exploration of scientific mechanism of infection, propagation and elimination of food-borne pathogens in production, processing, transportation and preservation of food. This project will be of great scientific significance and social value, and innovative research results will be obtained.

食源性致病菌是食品安全的突出问题，本项目拟开展基于紫膜-金属氧化物纳米阵列（PMMONAs）的电化学食源性致病菌传感新方法研究。以紫膜作生物模板，可控地合成具有良好的生物相容性、稳定性、电催化活性的PMMONAs。基于PMMONAs对无毒生物小分子的电催化氧化还原活性和特异性配体对食源性致病菌的识别作用，构建新型电化学细胞传感平台，力争实现对食源性致病菌的无标签、无生物毒性、超灵敏、高选择性、高稳定性、可再生、快速检测，为探索在食品生产、加工、运输、保藏等环节中的食源性致病菌传播、滋生及消除的科学机制提供新技术和新方法，具有重要的科学意义和社会价值，有望获得一系列具有特色的创新性研究成果。

食源性致病菌是食品安全的突出问题，寻求新型纳米材料以实现致病菌快速特异性检测成为一个非常重要的公共健康问题。利用生物矿化技术合成出方法绿色环保、价廉、形貌可控、生物相容性好的纳米材料是该领域的热点。本项目旨在利用生物材料作模板，在常温、水相中合成出对生物体内常见小分子有相互作用的生物模板纳米材料，进而结合筛选到的特异性配体研究基于该类材料的食源性致病菌免疫传感新方法。主要研究内容及成果如下：（一）以紫膜、细胞膜、蛋白质等多种生物材料作模板，研究了生物材料指导矿化的机理及影响形貌的因素。进而，研究了生物模板金属氧化物纳米材料的共价修饰、其与生物体内常见小分子的相互作用机制及其电化学催化性能。实现了具有良好的生物相容性、稳定性、电催化活性的PMMONA的绿色可控合成，金属氧化物颗粒（粒径约20 nm）均匀分散在紫膜之上。（二）同时，利用噬菌体展示技术，获得了金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌等食源性致病菌的特异性配体，并研究了配体与生物模板纳米材料的自组装、食源性致病菌的免疫分析方法。基于PMMONA对无毒小分子的电催化氧化还原活性和特异性配体对食源性致病菌的识别作用，构建新型电化学细胞传感平台，实现了对食源性致病菌的无标签、无生物毒性、超灵敏、高选择性、高稳定性、可再生、快速检测，为探索在食品生产、加工、运输、保藏等环节中的食源性致病菌传播、滋生及消除的科学机制提供新技术和新方法。