沙门氏菌是一种常见的有害病原体,时刻威胁着人类的健康。目前,有关微生物检测方法众多,但其优缺点各异,不能完全满足生产检测需求。因此,为实现致病菌快速准确的检测,本研究旨在开发一种新的基于钆造影剂的NMR传感器快速检测食品中的沙门氏菌。研究中,我们以顺磁性钆离子作为磁信号源,它能够对水质子自旋-晶格弛豫时间(T1)产生很大的影响。同时为保证该磁性粒子对目标菌具有很好的特异性,我们分别采用直接偶联法、链霉亲和素-生物素介导偶联法和聚赖氨酸信号放大法,将钆离子与多胺多羧化合物(DTPA)修饰到不同功能性的大分子配体上,合成了具有高的弛豫效率和靶向性能的大分子钆探针,使其作为沙门氏菌特异性标记和弛豫信号转换的媒介。在探针与样品中的目标菌结合后,通过微孔滤膜过滤技术除去多余的探针。最后收集滤液,利用低场磁共振技术(NMR)检测其弛豫信号的变化以实现沙门氏菌的快速检测,主要研究结果如下:1、研究了不同的顺磁性金属离子Gd3+、Fe3+、Mn2+、Cu2+在浓度梯度为0.001-0.1 mmol/L的溶液中对纵向弛豫时间(T1)的影响。结果表明,Gd3+的弛豫效率明显高于Fe3+、Mn2+、Cu2+,具有作为NMR传感器的磁信号源的条件。2、研究了不同合成方法对探针弛豫效率和特异性的影响。首先,采用直接偶联法、链霉亲和素-生物素介导偶联法和聚赖氨酸信号放大法分别合成了不同种类的探针,并通过单因素实验确定了各自探针合成的最优工艺条件。然后利用NMR技术测量了各种探针的弛豫效率。最后比较三种探针对相同浓度条件下目标菌的检测结果,评估了各探针的灵敏性。结果表明,因直接偶联法中DTPA表面带有很多负电荷,与抗体直接共价结合后会降低抗体的活性,使得探针的特异性减小。将链霉亲和素-生物素系统引入探针的制备中,利用生物素小的分子量可以保留抗体的结合活性,从而使得链霉亲和素-生物素介导偶联法合成的探针对沙门氏菌检测的敏感性明显高于直接偶联法。在聚赖氨酸信号放大法中,由于大分子聚赖氨酸的引入,表面多的可修饰基团提高了探针中Gd3+的负载量;而且聚赖氨酸能够增大探针的分子量,使其旋转相关时间被延长,从而使得Gd-DTPA-PLL-SA-Biotin-抗体探针的弛豫效率(8.25 mM-1 s-1)明显高于Gd-DTPA-抗体和Gd-DTPA-SA-Biotin-抗体,对沙门氏菌检测的灵敏度也更高。3、由于聚赖氨酸信号放大法合成的探针具有更高的弛豫率和特异性,所以将该探针用于NMR检测系统的构建。研究中通过单因素实验确定了探针与样品中沙门氏菌的最佳孵育条件,结果表明,在沙门氏菌的捕获过程中最佳的孵育时间为60min,链霉亲和素及生物素化抗体的最佳使用量分别为20 μg和10 μg。实验又分析了不同膜过滤方式和膜过滤材料的吸附性对实验结果的稳定性和可靠性的影响,结果表明,在高压抽滤方式中,由于滤膜以上成分在收集的过程中难以被充分洗涤,会造成假阴性的结果,使得每次实验误差偏大(P<0.05);而滤器过滤的方法简单快速,滤液也更容易被收集,所以可将滤液的NMR测量结果作为磁共振检测的输出信号。实验还发现因探针自身的水溶性好,使得四种常用的水系滤膜(MCE、PES、PTFE、Nylon66)对探针的非特异吸附能力之间的差异可忽略不计(P>0.05)。最后还研究了探针在沙门氏菌的检测过程中的特异性、抗干扰能力和灵敏度,结果表明,这种基于链霉亲和素-生物素系统和聚赖氨酸大分子靶向钆造影剂的NMR传感器对沙门氏菌的检测具有很好的特异性和抗干扰能力,而且能够同时用于纯培养和牛奶中沙门氏菌的检测,检测限均可达到104 CFU/mL,整个检测过程仅需2个小时。与其它病原菌检测方法相比,这种NMR传感器检测过程简单、快速,具有很大的发展潜力。而且由于大部分生物样品不具有磁性,所以该方法可适用于复杂样品的直接检测,有望成为一种非常有前景的生物分子检测方法。