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目的:
通过碱基互补原则将功能化磁珠与酶联功能化纳米金组装,构建一种新型的生物传感器比色法检测鼠伤寒沙门菌,从而建立一种简便、快速筛查鼠伤寒沙门菌的新型检测方法。
方法:
1.酶联功能化纳米金的制备与表征:将辣根过氧化物酶(peroxidasehorseradish,HRP)、鼠伤寒沙门菌脂多糖特异性适配体(aptamer)和小牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)组装到纳米金表面,构建一种纳米级多组分的酶联功能化纳米金。采用紫外—可见光吸收光谱技术,对纳米金颗粒(gold nanoparticles,AuNPs)、酶联纳米金(AuNPs/HRP)、酶联功能化纳米金(AuNPs/HRP/Aptamer)进行特征性吸收峰表征;利用透射电镜,对AuNPs、AuNPs/HRP/Aptamer进行形貌表征;设计与适配体互补的荧光修饰寡核苷酸序列,采用荧光吸收光谱技术,计算出纳米金表面寡核苷酸序列的修饰情况。
2.功能化磁珠的制备与表征:将氨基化修饰的探针偶联到醛基化修饰磁珠(magnetic microparticles,MMPs)表面,构建一种功能化磁珠。设计与探针互补的荧光修饰寡核苷酸序列,采用荧光吸收光谱技术,计算出磁珠表面核苷酸序列的修饰情况。
3.纳米生物传感器组装和条件优化:通过对酶联功能化纳米金HRP浓度、组装顺序、纳米生物传感器组装比例和时间等多个条件进行优化,从而对纳米金生物传感器的特异性和灵敏度进行评价。
4.鼠伤寒沙门菌的比色法快速检测:利用适配体与鼠伤寒沙门菌的特异性结合引起适配体结构改变,使纳米生物传感器“三明治”结构被破坏,在磁分离上清中加入四甲基联苯胺(tetramethyl benzidine,TMB),通过对数据的计算与分析来检测鼠伤寒沙门菌;研究检测体系和时间对纳米金生物传感器检测鼠伤寒沙门菌的影响;以不同细菌和不同浓度鼠伤寒沙门菌为研究对象,对纳米生物传感器的方法学特异性和灵敏度进行评价。
结果:
1.酶联功能化纳米金的制备与表征:经紫外—可见光光谱扫描证实,粒径为15nm的纳米金颗粒在520nm处有一个特征性吸收峰,加入HRP、aptamer均能使该吸收峰发生红移。经透射电镜表征证实,纳米金颗粒大小均一呈椭圆形,分散性好;酶联功能化纳米金表面整合有HRP和aptamer,电镜下清晰可见纳米金颗粒外有浅褐色外膜(aptamer直径太短,不能在电镜下直接观察)。经荧光分光光度计证实,每个纳米金上可以修饰10-11个适配体。
2.功能化磁珠的制备与表征:经荧光分光光度计证实,每克磁珠上可修饰连接约0.4mol的探针。
3.纳米生物传感器组装和条件优化:在HRP浓度为100μg/mL、以先在AuNPs表面修饰HRP再连接aptamer的顺序组装酶联功能化纳米金、酶联功能化纳米金和功能化磁珠体积比为6∶1、组装时间8min的条件下,纳米生物传感器的稳定性和灵敏度效果最好。
4.鼠伤寒沙门菌的比色法快速检测:在菌液加样体积为60μL、反应时间为20min、检测液和TMB体积比为1∶2的条件下,对鼠伤寒沙门菌的检测效果最好。在此条件下,本实验构建的纳米生物传感器对菌液进行检测,通过ΔA值的分析发现:纳米金生物传感器灵敏度高,最低检出限为103CFU/mL(信噪比≥3)的鼠伤寒沙门菌;稳定性强,对103CFU/mL鼠伤寒沙门菌检测8次的相对标准偏差为7.2%;特异性好,不与乙型副伤寒沙门菌、甲型副伤寒沙门菌、伤寒沙门菌等其他血清型的沙门菌有交叉反应,检测时间短,操作简便;在菌液浓度高时无需检测仪器,只需通过肉眼观察即可获得定性或半定量的检测结果。
结论:
本研究利用15nm纳米金将HRP、aptamer整合为酶联功能化纳米金,真正起到检测识别和型号放大一体化的效果;成功构建用于比色法快速检测鼠伤寒沙门菌纳米生物传感器,实现对鼠伤寒沙门菌的快速检测,为其它肠道病原菌的检测提供了宝贵的经验。