基于生物条形码技术检测食源性致病菌的生物传感器研究

本项目针对食源性致病菌检测在食品安全保障等方面的迫切需要出发，拟探索基于生物条形码技术和非标记电化学方法用于食品中病原菌检测的新型生物传感器。拟对不同材质、不同粒径的纳米粒子在生物相容性、电子传递等方面的优劣对比，筛选最佳的纳米粒子作为生物条形码的载体。采用探针固定化技术，筛选出一种纳米粒子作为载体材料，以简单快速而且实用的电化学方法为基础，实现对食品中常见致病菌-大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌特征DNA的同时快速检测。本项目将充分发挥生物条形码技术优势并克服其操作繁琐，操作技术要求高的缺点，对现有的生物条形码检测技术在设计和检测方法上加以改进，简化操作步骤、缩短检测时间，构建快速、低成本、高灵敏度、高选择性的适用于食品中多种致病菌同时分析检测的新型生物传感器。同时，为生命科学领域大量生化物质的分析检测提供有价值的参考方法和技术支持。

当今社会，食品安全问题已成为一个全球性的严重公共卫生问题，其中由致病性微生物引起的食源性疾病是食品安全的最大隐患之一。本项目针对食源性致病菌检测在食品安全保障等方面的迫切需要出发，探索基于生物条形码技术和非标记电化学方法用于食品中病原菌检测的新型生物传感器，充分发挥生物条形码技术优势并克服其操作繁琐，操作技术要求高的缺点，构建快速、低成本、高灵敏度、高选择性的适用于食品中多种致病菌同时分析检测的新型生物传感器。同时，为生命科学领域大量生化物质的分析检测提供有价值的参考方法和技术支持。. 主要研究内容和结果如下：. （1）新型生物条形码信号放大检测技术的构建：在生物条形码检测系统中，对目标物的确认是通过检测纳米粒子上结合的大量的DNA片段（条形码）来实现。本研究工作对原有的生物条形码设计思路和检测方法进行了改进，简化操作步骤、缩短检测时间。选择大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌特征DNA序列作为目标分析物，基于生物条形码信号放大检测技术，设计合适的捕获探针、识别探针，而起放大作用的生物条形码则简化被识别探针所代替；在二次放大中，仅使用与识别探针互补的DNA序列来实现最终目标，并尝试运用非标记直接电化学方法分别实现对目标DNA片段的分析检测。. （2）作为生物条形码载体材料的纳米粒子合成与筛选：作为生物分子载体材料的纳米粒子，其组成和结构的差异会导致其生物相容性以及对目标分析物负载量存在很大差异。本研究工作分别制备了三种不同材质的纳米粒子，即纳米二氧化硅、纳米金、聚苯乙烯纳米微球，并对这几种纳米材料的结构进行表征。通过对纳米粒子在不同条件下的稳定性、电子传递效率、以及在特定pH条件下三种纳米粒子对BSA负载量的考察，为选择最佳纳米粒子作为生物载体材料提供了依据，同时为基于纳米材料为载体的生物样品分析检测提供理论与技术支持。. （3）多种食源性致病菌DNA的同时检测研究：在建立生物条形码技术检测大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌各自特征DNA片段的电化学生物传感器的同时，进一步进行方法和设计上的优化，实现在同一检测体系中，运用非标记直接电化学方法对大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌的特征DNA同时检测，建立了一种简单快速的多种病原菌同时分析检测的通用型电化学生物传感器。