基于微流控芯片的多病原体检测及其在食品安全分析中的应用

Accurate and rapid detection of food contaminants is an important technical support for the implementation of the food safety program, which has important social significance for the protection of the people's health. Pathogens are widespread food contaminants, but the existing pathogen detection methods are cumbersome, which can not achieve the rapid detection of multiple pathogens or provide the pathogen's potential pathogenic information and toxicity information. Microfluidic chip, with its advantages of simple, portable, fast and low cost, has become an important developing direction of new biological information detection. Based on the microfluidic chip technology, this project aims to study the rapid detection method of multiple pathogens, and to obtain the information of pathogenic microorganisms in order to apply in the analysis of food safety. Based on hydrogel sensing methods, using Single Stranded Deoxyribonucleic Acid (ssDNA) and aptamer as hydrogel crosslinking agent, the specific detection method of pathogens such as avian influenza virus and Escherichia coli will be explored. The design of integrated microfluidic chip for multiple pathogens detection will be studied, and build an automated testing platform with proposing a method of obtaining information pathogens automatically. Using the pathogens in meat as a model, the multiple pathogens detection system complexity and detection sensitivity will be characterized. This project will help to improve the pathogen detection system, and provide some new ideas and techniques for food safety analysis.

食品污染物的准确快速检测是实施食品安全计划的重要技术支撑，对于保障人民健康具有重要社会意义。病原体作为食品污染物广泛存在，但现有病原体检测方法操作繁琐，不能实现多病原体的快速检测，且无法获知病原体的潜在致病信息和毒性信息。微流控芯片以其简单便携、快速灵敏、成本低廉等优势，已成为新型生物信息检测的重要发展方向。本项目拟基于微流控芯片技术，研究多病原体快速检测方法，获取病原微生物信息以期应用于食品安全分析。运用基于水凝胶的传感方法，以单链脱氧核糖核酸（DNA）和核酸适体为水凝胶交联剂，研究特异性检测病原体（如禽流感病毒、大肠杆菌等）的方法；开展用于多病原体检测的集成微流控芯片的设计方法研究，构建相应的自动化检测平台，提出快速检测多病原体信息的方案；以肉类食品中的多病原体为对象，研究多病原体检测的系统复杂度与检测灵敏度的关系。本项目有助于完善病原体检测体系，为食品安全分析提供新思路、新技术。

本项目针对多病原体的微量快速检测方面存在的问题，构建面向多病原体的快速检测的多功能微流控芯片检测系统。运用水凝胶传感技术，以单链DNA和核酸适体为水凝胶交联剂，研究特异性检测病原体的方法；开展用于多病原体检测的集成微流控芯片的设计方法研究，构建相应的自动化检测平台，提出自动获取病原体信息的方法；以肉类食品中的多病原体为模型，表征多病原体检测的系统复杂度与检测灵敏度的关系。研究成果不仅可以实现多病原体的快速微量测定，还有助于分析病原体的潜在致病信息、毒性信息及生物稳定性，为生物信息分析和食品安全研究提供崭新的研究思路和技术方法。研究工作中取得的重要进展包括实验方案的优化、微流控集成芯片的设计与制作、以及自动化检测系统的构建，探索了3D打印集成微流控芯片的方法。共计发表论文6篇，其中会议论文2篇，期刊论文4篇。研究了高选择性、高灵敏度的病原体检测方法，有助于完善病原体检测体系，为食品安全分析提供新思路、新技术，在人民健康、质量监控、环境监测等多方面具有重要社会意义。