食源性致病沙门氏菌的纸基微流控芯片检测研究

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沙门氏菌是一种普遍存在于自然界中的食源性致病菌,在世界各地的食物中毒中,因沙门氏菌引起的中毒事件占第一位。主要原因是沙门氏菌会产生内毒素而引起中毒,这些毒素可引起发热、腹泻、呕吐、凝血及休克等多种毒性症状。鉴于沙门氏菌对人体健康和公共卫生的巨大危害,对沙门氏菌的检测极其重要,而传统的检测方法存在耗时长、操作繁琐、成本高昂、选择性差等多种局限性,限制了其实际应用,尤其是现场的实际应用。所以,开发快速、简便和高灵敏度的沙门氏菌测定新方法,有助于预防和控制因它导致的的中毒事件。近年来,随着微流控芯片技术的快速发展,以多孔滤纸材料为基底的纸基微流控芯片由于其便携、无污染等独特优势,而被越来越多地应用于医学诊断,药物研发,水质监测等领域。虽然具有现场快速分析应用的巨大潜力,但是,目前由于大部分纸基微流控芯片通路的制备都需要昂贵的仪器或专业人员操作,普通的实验室无法进行,而限制了它们的实际应用。基于以上问题,本研究将开发一种快速、简便、低成本、不依赖仪器设备的纸基微流控芯片的制备新方法,并将其应用于沙门氏菌的快速检测,为沙门氏菌的食品安全监控提供一种新的技术手段。本研究中,首先制备了抗肠炎沙门氏菌的多克隆抗体,并对其进行了纯化和鉴定。然后,探索性的发明了一种纸基微流控芯片的制备新方法,并对其制备工艺、参数进行了优化,对其机理进行了探究。最后,在纸基微流控芯片上建立了一种快速检测肠炎沙门氏菌的方法,并评价了该方法的特异性和灵敏度。主要研究结果如下:1.以超声破碎、甲醛灭活的全菌沙门氏菌免疫雌性日本大耳兔,收集血清,所制备兔抗肠炎沙门氏菌抗血清的效价可达到4.8×10~5,而且纯化后效价大于纯化前,可达到6.4×10~5。通过二喹啉甲酸法(BCA)法测定多克隆抗体的浓度为7.03mg/mL。2.本研究开发的纸基微流控芯片制备方法与传统方法相比,具有简单、安全、低成本的特点,而且制备周期短,仅需7min就能完成。优化后最佳的工艺参数为:三甲氧基硅烷(TOS)的浸泡浓度为4%(v/v);Tween-20的腐蚀时间和腐蚀浓度分别为3.5min和1%(m/m);十二烷基硫酸钠(SDS)的腐蚀时间和腐蚀浓度分别为4.5min和1%(m/m);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的腐蚀时间和腐蚀浓度分别为5min和1%(m/m)。由于在制备纸基微流控芯片时三种表面活性的效果相当,而Tween-20用时最短。因此,后续研究中选择Tween-20用以制备纸基芯片的亲水通路。另外,用扫描电镜(SEM)和X射线光电能谱(XPS)探究性研究了纸基微流控芯片的制备机理,结果表明芯片亲疏水通路的形成是基于三甲氧基硅烷作为硅烷耦合分子和滤纸纤维上的羟基之间反应,覆盖在纸的表面,使纸由亲水变成疏水。另外,由于经表面活性剂浸泡后的亲水基底模型可以选择性地腐蚀疏水滤纸,因此,在疏水纸表面就会形成亲水通路。3.用商品化单克隆抗体作为捕获抗体,本研究中自制的多克隆抗体作为检测抗体,在纸基微流控芯片上建立双抗夹心免疫分析方法。经优化最佳工作浓度单抗为1:8000,多抗1:4000。并且得出该方法对沙门氏菌纯培养液的最低检测限为106 cfu/mL,对于同种菌属间其他菌的反应很弱、对异种菌属的菌具有很好的特异性。综上,本文通过一种新型的加工工艺,克服了目前微流控芯片通路制备时需要昂贵的仪器、专业人员操作、无法普及等局限性;并运用所制备芯片建立了一种肠炎沙门氏菌快速检测的新方法。研究结果为进一步研制其他简易微流控芯片提供了可供参考的资料、拓宽了微流控芯片在食品安全监测领域的应用。
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