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新型微球微陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)食源性病原體高通量檢測

發(fā)布時(shí)間:2025-05-14      瀏覽次數(shù):182    分享:

食源性病原體嚴(yán)重威脅全球公眾健康,給經(jīng)濟(jì)帶來沉重負(fù)擔(dān) 。歐盟每年超 9 萬例沙門氏菌病病例,美國每年因食源性病原體導(dǎo)致約 7600 萬人患病。并且多種細(xì)菌性病原體常共存,會產(chǎn)生協(xié)同毒性。目前的檢測技術(shù),如傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)法繁瑣耗時(shí),光學(xué)、電化學(xué)生物傳感器和免疫分析技術(shù)需特定探針,PCR 和質(zhì)譜技術(shù)則對樣本預(yù)處理、操作人員及儀器要求高,且均難以實(shí)現(xiàn)高通量快速檢測多種目標(biāo)病原體。

analytical chemistry

在此背景下,研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出全細(xì)胞分子印跡熒光光子微球微陣列工具。該工具以 3 - 甲?;脚鹚峁δ芑柰楹彤惲蚯杷釤晒馑毓δ芑柰闉閱误w,在三維多孔熒光光子微球表面合成不同細(xì)菌病原體的全細(xì)胞印跡聚合物。光子微球能增強(qiáng)熒光信號,經(jīng)與目標(biāo)細(xì)菌病原體孵育后,可特異性捕獲病原體,通過熒光掃描儀讀取微球熒光信號強(qiáng)度,就能得知樣本中病原體濃度。

展示 MIP FPMs 的表面特性,包括金相顯微圖像、SEM 圖像、FTIR 光譜和熒光特性

圖 1:展示 MIP FPMs 的表面特性,包括金相顯微圖像、SEM 圖像、FTIR 光譜和熒光特性。

呈現(xiàn) MIP 和 NIP FPMs 與目標(biāo)細(xì)菌病原體的結(jié)合動力學(xué)關(guān)系,顯示熒光信號隨時(shí)間變化情況

圖 2:呈現(xiàn) MIP 和 NIP FPMs 與目標(biāo)細(xì)菌病原體的結(jié)合動力學(xué)關(guān)系,顯示熒光信號隨時(shí)間變化情況。

反映熒光信號與目標(biāo)細(xì)菌病原體濃度的關(guān)系,包括校準(zhǔn)曲線、檢測線性范圍及熒光圖像

圖 3:反映熒光信號與目標(biāo)細(xì)菌病原體濃度的關(guān)系,包括校準(zhǔn)曲線、檢測線性范圍及熒光圖像。

評估所開發(fā)方法的選擇性,展示 MIP FPMs 對不同細(xì)菌病原體的響應(yīng)差異

圖 4:評估所開發(fā)方法的選擇性,展示 MIP FPMs 對不同細(xì)菌病原體的響應(yīng)差異。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,該微球微陣列對多種病原體檢測表現(xiàn)出色。在檢測范圍上,沙門氏菌為10?10 9 CFU/mL ,志賀氏菌為10 2 ?10 6 CFU/mL ,大腸桿菌 O157:H7 為10?10 7 CFU/mL;檢測限低,沙門氏菌為 3CFU/mL,志賀氏菌為 20CFU/mL,大腸桿菌 O157:H7 為 1CFU/mL。同時(shí),該系統(tǒng)選擇性良好,能有效區(qū)分不同種類和屬的細(xì)菌病原體,在實(shí)際樣本(牛奶和自來水)檢測中,加標(biāo)回收率在 78%-119% 之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為 2%-14%,與經(jīng)典平板培養(yǎng)法基本一致。

展示所開發(fā)方法在實(shí)際樣品(牛奶和自來水)中的回收率,對比不同細(xì)菌病原體的檢測結(jié)果

圖 5:展示所開發(fā)方法在實(shí)際樣品(牛奶和自來水)中的回收率,對比不同細(xì)菌病原體的檢測結(jié)果.

這種新型檢測技術(shù)具有諸多優(yōu)勢,無需復(fù)雜樣本預(yù)處理、富集培養(yǎng)和 DNA 擴(kuò)增,也不需要昂貴設(shè)備和特殊探針,操作簡便、成本效益高且通量高。該技術(shù)為食源性病原體的快速、高效檢測開辟了新方向,在食品安全檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):Zhang J, Liu X, Li Z, et al. Whole-Cell Molecularly Imprinted Fluorescent Photonic Microsphere Microarray for High-Throughput Detection of Foodborne Pathogens[J]. Analytical Chemistry, 2025.

來源:微生物安全與健康網(wǎng),作者~王鑫。

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