适配体功能化纳米材料传感器快速检测食源性致病菌

金基德时间山 东 化 工
  收稿日期:2020-11-26
作者简介:李吉业(1995—),山东日照人,硕士研究生,主要从事食源性致病菌检测方法的研究。
适配体功能化纳米材料传感器快速检测食源性致病菌
李吉业1,2,王宗萍1
,2(1.中国科学院重庆绿智能技术研究院,重庆 400714;2.中国科学院大学,北京 100049)
摘要:食源性致病菌可以引起的严重的食品安全问题。传统方法检测食源性致病菌存在一系列的问题(复杂、耗时、高成本等)。基于适
配体修饰纳米材料传感器有望替代传统的检测方法,实现对食源性致病菌实时、快速、灵敏检测。本文简要介绍基于适配体纳米金比传感器和基于适配体二硫化钼纳米片荧光传感器用于食源性致病菌的检测方法,并且介绍两种方法的局限性。最后,对适配体修饰纳米材料传感器的发展趋势和应用前
景提出展望。关键词:适配体;纳米材料;食源性致病菌;检测中图分类号:TP212.3TB383     文献标识码:A    文章编号:1008-021X(2021)04-0184-01
Aptamer-BasedNanomaterialSensorsforRapid
DetectionofFoodbornePathogenicBacteria
:AMiniReviewLiJiye1,2,WangZongping
1,2
(1.ChongqingInstituteofGreenandIntelligentTechnology,ChineseAcademyofSciences,Chongqing 400714,China;
2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing 100049,China)Abstract:FoodbornePathogenicBacteriacancauseseriousfoodsafetyproblems.Traditionalmethodsfordetectingfoodborne
pathogenicbacteriahaveaseriesofproblems
(complex,high-cost,time-consuming,etc.).Theaptamer-basednanomaterialsensorsareexpectedtoreplacethetraditionaldetectionmethods,realizingthereal-time,rapid,andsensitivedetectionoffoodborne
pathogenicbacteria.Inthisarticle
,thedetectionoffoodbornepathogenicbacteriabasedonaptamer-basedgoldnanoparticlescolorimetricsensorandaptamer-basedmolybdenumdisulfidenanosheetsfluorescentsensorareintroduced.Furthermore,thelimitationsoftwomethodsareillustrated.Finally,thedevelopmenttrendandapplicationprospectofaptamer-basednanomaterialsensorsareprospected.Keywords:aptamers;nanomaterial;foodbornepathogenicbacteria;detection  食源性致病菌可导致严重疾病,在全世界范围内都是一个
日益严重的公共卫生问题[
1]
。食源性致病菌污染可能发生在食品制造、运输和销售的任何一个阶段,这使得食源性疾病在源头上难以控制。目前,传统的食源性致病菌检测方法主要依
赖于特异性生化和分子(免疫学或DNA)鉴定[2]
。常规培养法包括富集、分离和多步检测过程,过程耗时(最长为7d)不能满
足检测需求[3]
。免疫学鉴定涉及高度特异性的抗体-抗原相互作用,缺点是高成本、复杂的生产过程、物理和化学稳定性差等[4]
。分子检测主要是基于基因组或质粒DNA的聚合酶链反
应(
PCR)分析,需要严格的样品处理(细胞裂解、DNA提取、纯化和扩增),以及专门的仪器和训
练有素的人员[5]
。为了确保食品安全,实现对食源性致病菌实时、快速、准确的检测具有重要的意义。
1 适配体功能化纳米材料传感器
基于适配体的分析方法是一种非常有潜力的方法。适配
体通过体外指数富集配体系统进化(SELEX)来得到,具有对靶标特异性识别的能力,是一种非常有应用潜力的传感探针
[6-7]
。纳米材料(1~100nm)存在独特的性质,可以通过设计纳米材料的结构参数(包括尺寸,组成,自组装和结合)来改变电子,光谱,光散射和导电特性。基于适配体纳米材料传感策略主要由三部分组成,适配体作为传感器的探针,识别并结合靶标;纳米材料作为传感平台,能够对于检测信号的响应;接收器识别材料的物理或者化学性质的变化,完成信号的转换和处理。目前,基于适配体的比法以及荧光法表现出替代传统
的检测方法实现快速检测的潜力。
2 基于适配体纳米金(AuNPs)比传感器
AuNPs易制备、性质稳定、生物相容性好、易功能化等优点。更重要的是,AuNPs具有出的局部表面等离子体共振(LSPR)特性,当AuNPs的距离相互靠近时溶液颜发生变化(红变为蓝),为实现快速检测提供可能。适配体修饰AuNPs后,会提高AuNPs的抗盐能力,当适配体捕获靶标之后,适配体离开AuNPs的表面,导致AuNPs抗盐能力降低,加盐激发AuNPs聚集,颜发生变化实现检测。目前利用方法实现鼠
伤寒沙门氏菌[8]、鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌O157:H7[9]
的快速检测。尽管基于适配体AuNPs比法简单、快速,但是由于
纳米金易受到环境因素的影响,限制其进一步应用[10]
。即使如此,基于适配体纳米金比传感器仍然是理想传感器模型。
3 基于荧光标记适配体修饰二硫化钼(MoS2
)纳米片荧光传感器
乡村社会学MoS2是经典的过渡金属硫化物(TMDs),MoS2纳米片(单层或者少层的MoS2)表现出不同寻常的物理和化学性质。随着MoS2制备方法的发展,
目前能够使用简单的方法大规模制备MoS2纳米片[11-12]。MoS2纳米片是良好的荧光猝灭剂,适配体通过范德华力吸附在二硫化钼的表面,荧光标记的适配体结合
MoS2纳米片可以构建荧光传感器
[13]。Singh等人[14]
利用荧光标记适配体探针检测鼠伤寒沙门氏菌。荧光标记的适配体吸附在二硫化钼表面后,荧光猝灭,当样品中存在目标细菌时,适
(下转第188页)
·
481·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY            2021年第50卷
山 东 化 工
宿州学院学报表4 
模拟结果
参考文献
[1]PUYUNS,DONGMEIX,JINFUD,etal.Separationof
azeotrope
(2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol+water)viaheterogeneousazeotropicdistillationbyenergy-sav
ing
dividing-wallcolumn
:processdesignandcontrolstrategies[J].ChemicalEngineeringResearchandDesign,2018,135:52-66.[2]ZHAOL,LYUX,WANGW,etal.Comparisonof
heterogeneousazeotropicdistillationandextractivedistillationmethodsforternaryazeotropeethanol/toluene/waterseparation
[J].Computers&ChemicalEngineering,2017.[3]闫君芝,李 媛,马向荣.萃取精馏分离异丙醇-甲苯的模
拟分析及优化[J].化工科技,2019(5):42-46.[4]秦 丽,王克良,蒲兴云,等.乙二醇萃取精馏分离二异丙
铜基合金醚-异丙醇共沸物[J].山东化工,2017(10):105-106.(本文文献格式:袁庭辉.苯-异丙醇-水共沸体系的模拟分离[
J].山东化工,2021,50(04):185-188.檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨
)(上接第184页)配体捕获目标菌,从二硫化钼的表面解析,从而恢复荧光。然而,基于荧光标记的方法的成本高,方法复杂,并且耗时,限制
其进一步应用[15]
4 总结展望
基于适配体纳米材料的生物传感器为食源性致病菌的检
动物的象征意义
测提供了新的检测策略,弥补了传统方法的局限性。但是,目前无论是适配体还是纳米材料都还存在一些不足,限制其进一步应用。因此,未来的研究应该从以下三个方面着手:(1)进一步提高适配体的环境适应性,提高适配体在复杂环境中的识别
能力;(
2)寻新的材料作为传感平台或者进一步开发已知材料的性能;(
3)寻新的信号转换方法(光信号、电信号等),以克服已有材料固有的缺陷。预计在不久的将来,将研究出更多的快速、简便、灵敏的食源性致病菌检测方法来确保食品安全。
参考文献
[1]LENGX,WANGY,LIUS,etal.Enzymaticrepairing
amplification-basedversatilesignal-onfluorescencesensingplatformfordetectingpathogenicbacteria[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2017,252:689-696.[2]DIAZ-AMAYAS,LINLK,DEERINGAJ,etal.Aptamer-
basedSERSbiosensorforwholecellanalyticaldetectionofE.coliO157:H7[J].AnalyticaChimicaActa,2019,1081:146-156.[3]BOISSELIERE,ASTRUCD.Goldnanoparticlesin
nanomedicine
preparations,imaging,diagnostics,therapiesandtoxicity[J].ChemicalSocietyReviews,2009,38(6):1759-1782.
[4]CHENJ,PARKB,HUANGYW,etal.Label-freeSERS
detectionofSalmonellaTyphimuriumonDNAaptamermodifiedAgNRsubstrates[J].JFoodMeasCharact,2017,11(4):1773-1779.[5]DEISINGHAK,THOMPSONM.Strategiesforthedetectionof
EscherichiacoliO157:H7infoods[J].JournalofApplied
Microbiology
,2004,96(3):419-429.[6]LABUDAJ,BRETTAMO,EVTUGYNG,etal.
Electrochemicalnucleicacid-basedbiosensors:C
oncepts,terms,andmethodology(IUPACTechnicalReport)[J].
PureandAppliedChemistry,2010,82(5):1161-1187.[7]MAJDINASABM,HAYATA,MARTYJL.Aptamer-based
assaysandaptasensorsfordetectionofpathogenicbacteriainfoodsamples[J].TrACTrendsinAnalyticalChemistry,2018,107:60-77.[8]MAX,SONGL,ZHOUN,etal.Anovelaptasensorforthe
colorimetricdetectionofS.typhimuriumbasedongoldnanoparticles[J].IntJFoodMicrobiol,2017,245:1-5.[9]WUWH,LIM,WANGY,etal.Aptasensorsforrapid
detectionofEscherichiacoliO157:H7andSalmonellatyphimurium[J].NanoscaleResLett,2012,7(1):
658.[10]MOUXZ,CHENXY,WANGJ,etal.Bacteria-instructed
clickchemistrybetweenfunctionalizedgoldnanoparticlesforpoint-of-caremicrobialdetection[J].ACSApplMater
糖基化修饰
Interfaces
,2019,11(26):23093-23101.[11]ZHOUKG,MAONN,WANGHX,etal.Amixed-solvent
strategyforefficientexfoliationofinorganicgrapheneanalogues[J].AngewChemIntEdEngl,2011,50(46):10839-10842.[12]COLEMANJN,LOTYAM,O'NEILLA,etal.Two-
dimensionalnanosheetsproducedbyliquidexfoliationoflayeredmaterials[J].Science,2011,331(6
017):568-571.[13]LUC,LIUY,YINGY,etal.ComparisonofMoS2,WS2
,andgrapheneoxideforDNAadsorptionandsensing[J].Langmuir,2017,33(2):630-637.[14]SINGHP,GUPTAR,SINHAM,etal.MoS2b
aseddigitalresponseplatformforaptamerbasedfluorescentdetectionofpathogens[J].MicrochimicaActa,2016,183(4):1501-1506.[15]LIBL,ZOUHL,LUL,etal.Size-dependentoptical
absorptionoflayeredMoS2a
ndDNAoligonucleotidesinduceddispersionbehaviorforlabel-freedetectionofsingle-
nucleotidepolymorphism[J
].AdvancedFunctionalMaterials,2015,25(23):35
41-3550.(本文文献格式:李吉业,王宗萍.适配体功能化纳米材料传感
器快速检测食源性致病菌[
J].山东化工,2021,50(04):184+188.)
·
881·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY            2021年第50卷

本文发布于:2024-09-20 17:37:47,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/xueshu/481541.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:检测   适配   食源性   方法
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议