同时检测沙门氏菌和炭疽杆菌磁致伸缩生物传感器制备与应用.pdfVIP

第 32 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.5 2016 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2016 297 同时检测沙门氏菌和炭疽杆菌磁致伸缩生物传感器制备与应用 胡 静 1,2,3，胡佳佳 1,2，沈 雯 2,3，Bryan A. Chin2 （1. 常州大学材料科学与工程学院，江苏省表面工程技术重点实验室，常州 213164； 2. 奥本大学材料工程学院，食品检测与 安全中心，奥本 36849，美国； 3. 江苏省光伏科学与工程协同创新中心（常州大学），常州 213164） 摘 要：为探索 2 个磁弹性生物传感器进行串联是否会存在耦合干扰，继而影响各自的检测精度，该文以磁致伸缩带材 （2 826 MB MetglasTM）为传感器膜片，不同种类噬菌体为生物识别元件，制备了可同时检测沙门氏菌和炭疽杆菌 2 种 病菌的磁致伸缩生物传感器系统。采用物理吸附法在部分磁致伸缩传感器表面固定了对沙门氏菌具有检测专一性的 E2 噬 菌体，用于检测沙门氏菌；部分磁致伸缩传感器表面固定了对炭疽杆菌具有检测专一性的 JRB7 噬菌体，用于检测炭疽杆 菌。在磁致伸缩传感器表面固定噬菌体后，采用牛血清蛋白作为阻滞剂覆盖没有固定噬菌体的局部区域，防止检测中非 专一性细菌吸附导致的检测误差。同时，制备了一种没有固定任何噬菌体只覆盖牛血清蛋白阻滞剂的参考传感器，目的 是探索牛血清蛋对被检病菌吸附到传感器表面的阻滞效果。在检测过程中，传感器由磁场定位，将传感器浸入到病原体 溶液中，吸附细菌后传感器质量增加，导致其共振频率降低。研究发现：所研制的生物传感器系统不存在相互耦合干扰， 每种生物传感器能专一性地吸附与表面噬菌体对应的被测病菌。对浓度范围为 5×10～5×108 CFU/mL 菌液检测还发现，该 系统具有良好的检测灵敏度，本研究所采用尺寸规格的传感器灵敏度同单个传感器检测灵敏度一样，为 103 CFU/mL。同 时，参考传感器浸入到病原体溶液中频率无变化证明了牛血清蛋白阻滞剂可有效消除没有固定噬菌体的局部表面对细菌 的非专一性结合。扫描电镜对传感器样品表面进行观察，直观地证明了生物传感器与其目标被测物之间的吸附情况，观 察结果为生物传感器对细菌的检测提供了可靠的参考证据。 关键词：生物传感器；抗体；细菌；磁致伸缩；噬菌体；沙门氏菌；炭疽杆菌 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.05.043 中图分类号：TP212.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2016)-05-0297-05 胡 静，胡佳佳，沈 雯，Bryan A. Chin. 同时检测沙门氏菌和炭疽杆菌磁致伸缩生物传感器制备与应用[J]. 农业工 程学报，2016，32(5)：297－301. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.05.043 Hu Jing, Hu Jiajia, Shen Wen, Bryan A. Chin. Preparation and application of magnetoelastic biosensors system for simultaneously detecting Salmonella typhimurium and Bacillus anthracis spores[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(5): 297－301. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.05.043 0 引 言 食品安全是在食品加工、包装、储藏、运输、销售 等过程不存在可能损害或威胁人体健康的有毒有害物 质。因此，从食品加工到消费的整个过程都需要进行实 时可靠的检测，才能确保食品安全。目前用于食品安全 检测的标准方法虽然测定结果精确可靠, 但存在着检测 时间较长、过程繁琐、成本高等缺点。新鲜食品在生产 加工的每一环节中，都有可能受到细菌的污染，因此迫 切需要研究和