基于磁性纳米材料和压电电化学传感器整合联用的传染病病原现场检测技术研究

传染病病原的现场快速检测对于重大疫情防控和预防生物恐怖具有非常重要的意义。酶联免疫吸附法、PCR等传统检测技术，很难适应疫情现场复杂环境下的检测要求。近年来兴起的生物传感器检测技术相比传统方法具有快速、灵敏、简便等特点，然而在现场条件下，受样本复杂介质体系的影响，出现背景干扰大、可靠性差等严重影响现场检测性能的问题。本课题选取土壤、血液和咽拭子等复杂介质中炭疽芽孢杆菌和甲型H1N1流感病毒两种代表性传染病病原为检测对象，通过制备具有电化学活性和特异结合能力的多功能磁性纳米材料，利用其兼具样本快速前处理和增强压电电化学传感信号的优势，首次建立磁性纳米材料和压电电化学传感器整合联用的检测方法，研究复杂介质中磁性纳米材料和压电电化学传感器对目标物质的作用机理和信号响应机制，解决传染病病原现场检测中普遍存在的背景干扰等关键问题，提高传染病病原现场快速检测能力，为疫情防控和生物反恐提供重要技术支持。

本课题成功合成了用于传染病病原体样本快速前处理的超顺磁性纳米材料，电镜表征结果显示，所合成的磁性纳米材料粒径均匀，分散性较好，具备样本前处理所需的结构基础。基于上述超顺磁性纳米材料，本课题通过在其表面修饰抗体等敏感材料，制备获得多功能磁性纳米复合材料，将其用于流感病毒等模拟样本快速前处理，可在30min内实现对咽拭子等复杂介质中病原体的分离富集，分离富集效率达到80%，显著降低了后续传感检测的样本背景干扰。. 基于所研制的磁性纳米材料，建立了压电电化学传感器整合联用的检测新方法，通过特异性修饰的抗体可实现对目标病原体的现场快速检测。针对甲型H1N1流感病毒的检测结果呈现出良好的特异性，检测限可达0.41HA Unit，检测速度比酶联免疫吸附法缩短了1-2小时。所研制的便携式阵列化传感器，可同时检测8种流感病毒，便于现场检测。针对炭疽芽孢杆菌的检测，30分钟内的检测限为1000 CFU/ml，优于酶联免疫吸附法，具有灵敏、特异、实时、快速的检测特点。该生物传感器可特异识别面粉、奶粉等白色粉末样品中的炭疽芽孢，有望用于反恐怖活动中可疑粉末的鉴别工作。