一種新型的基於納米技術的生物傳感器在高度準確檢測沙門氏菌等食源性病原菌方麵正顯示出巨大的潛力。
美國食品藥品管理局已經發行了一本名為《有害病菌名錄》(BadBugBook)的手冊。該手冊提供了關於食源性致病微生物和天然毒素的基本情況，其中包含所有人們想了解的有關沙門氏菌、大腸埃希氏菌、原生寄生生物、蠕蟲、病毒、天然毒素和其他有毒物質的信息。當你吃下的漢堡包中含有這些物質時，它們會使你生病難受，甚至會置你於死地。疾病防控中心(CDC)持有的統計資料令人感到恐懼。據估計，在美國食源性病原體每年會造成約7600萬人發病，32.5萬人住院，5000人死亡。
沙門氏菌、李氏杆菌和弓形蟲這三種病原微生物每年會引起1500人死亡。沙門氏菌是造成食源性死亡最常見的原因，每年會引發數百萬例食源性疾病。沙門氏菌來源於生的或未煮熟的雞蛋、半生不熟的畜禽肉、奶製品、海產品、水果和蔬菜——幾乎包括我們所有的食物。因此，對食源性致病菌(特別是沙門氏菌)的早期檢測是進行微生物學分析、保證食品安全的重要任務。科學家已經開發了多種檢測該病原體的方法;然而，檢測速度和靈敏度仍然是最大的挑戰。一種新型的基於納米技術的生物傳感器在高度準確檢測食源性病原菌方麵正顯示出巨大的潛力。
美國農業部的農業工程師博森·帕克(BosoonPark)表示：“對食源性致病菌的早期檢測是預防疾病爆發和保證公共衛生安全的關鍵。目前的檢測技術，例如ISO6579法、熒光抗體技術(FA)、酶聯免疫吸附反應(ELISA)、聚合酶鏈式反應(PCR)等，不但耗時、繁瑣，而且靈敏度低。”帕克還是由喬治亞大學和韓國食品研究所的科學家組成的科學團隊成員，該團隊研究出了一種新型的檢測食源性細菌的有效方法。
喬治亞大學物理係副教授趙義平博士表示：“我們基於納米技術的生物傳感器在高靈敏度和高準確性地檢測蛋白質、病毒和細菌方麵顯示了巨大的潛力。這種仿生異質納米棒檢測方法在食品安全行業和生物醫學診斷方麵具有巨大的潛力。”
該研究小組還包括喬治亞大學傳染病係的拉爾夫·特瑞普(RalphA.Tripp)博士。他們通過掠射角沉積技術(GLAD)製備薄膜法構造了異質結構的矽/金納米棒陣列，並使用抗沙門氏菌抗體和有機染料分子使其功能化。由於矽納米棒高厚徑比大，附著在矽納米棒上的染料分子在捕獲和檢測沙門氏菌時能夠產生強熒光。
帕克認為，傳統的用於檢測食源性病原體的微生物技術(如ISO6579法)通常需要5天時間才能獲得陽性結果，其過程包括預培養、選擇培養和菌落鑒定，這些操作既耗時又費力。傳統培養方法的另一個缺點是對低汙染水平的樣本靈敏度差。
很多研究人員已使用了熒光抗體技術(FA)檢測沙門氏菌。雖然熒光抗體技術能夠節約時間，但為了觀察到可檢測的熒光信號，它要求樣本中要有足夠多的病原體。這常常意味著增菌培養技術要優先於免疫熒光顯微鏡技術。因此，熒光抗體技術尚未成為檢測沙門氏菌的常規方法。
納米技術在設計可靠檢測食源性病原體的傳感器方麵正發揮越來越大的作用。趙義平教授說：“所有用於生物傳感的納米結構都有兩個特點。首先，它們具有某些針對被分析物的識別機製，例如抗體或酶。其次，它們能夠從被分析物中產生特定的信號，並且這種信號能夠由納米結構自身產生或者由固定或包含在納米結構中的信號分子產生。”
傅俊學是趙義平教授研究小組的一名研究生，他指出，單組分納米結構很難同時固定識別分子和信號分子。而異質納米結構則為解決這一問題提供了良好的平台。因此，不同功能的分子能夠被固定在異質納米結構的不同組分上，從而增強檢測的靈敏度和特異性。在實驗中，趙義平教授成功地利用連接在金納米棒上的抗體捕獲了單個沙門氏菌，並被固定在矽納米棒上的大量染料分子檢測。
大體上，如果選擇合適的抗體與納米棒上的底物相連，則本項研究的結果能夠被用於檢測其他食源性致病菌，如大腸埃希氏菌、葡萄球菌，以及食物毒素。此外，熒光檢測染料還能夠被其他類型的染料或量子點替代，進行多重檢測。
這種新型的納米生物傳感器可以被廣泛用於食品工業、食品安全檢測機構、政府食品安全監管機構和從事食品安全與生物安全的研究人員。
(出處：慧聰網)
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