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食源致病菌的识别和定量检测技术在近年来得到了迅速发展的基础。快速并且高灵敏度的食源致病菌检测分析技术在食品安全、卫生、医药和疾病治疗等领域得到了愈来愈广泛的应用。然而传统的分析工具和方法由于在灵敏度、特异性、操作简便性、快捷性等方面存在缺陷,因此难以满足日益发展的食源致病菌检测的需求。
纳米技术与生物技术的融合,使纳米生物技术获得了很多重要的进展。金纳米粒子由于良好的生物相容性和无毒副作用,近年来广泛应用于生物分析化学、生物分子标记和检测。纳米金比色法(Gold nanopartide colorimetric assay)是一种具有方便快捷、结果肉眼可见的检测方法,它巧妙地将纳米金的应用与比色法有机结合,并利用纳米金的表面电荷特性产生明显、稳定地变色,具有快速、操作简单、不需要复杂仪器、线性范围宽、稳定性好和适用性广等优点,使其在生物化学分析、免疫检测以及科学研究等方面发挥着越来越重要的作用。
本论文将食源致病菌基因片段扩增和非标记纳米金比色法相结合,发展了一种特异而高灵敏的生物分子检测平台,实现了快速、简单并且高灵敏检测食源致病菌。食源性致病菌已被确认为人类健康的丰要危害。因此,快速发展的食品病原体检测方法已成为一项紧迫的任务。在这里,我们建立了一种简单,快速的金纳米粒子比色法来对单核细胞增生李斯特氏菌(L.monocytogenes)和沙门氏菌(S.enterica)进行检测。该方法是基于使用巯基标记引物的聚合酶链反应(PCR)来对L.monocytogenes的hly基因和S.enterica的hut基因进行扩增,使其一端标有巯基。而后将PCR产物和纳米金混合,纳米金粒子和PCR产物形成金巯键。由于GNP-PCR产物比未标记的纳米金更耐盐,检测结果可以通过比色用肉眼观察到。进一步地,更准确的分析,可以由光谱测定来达成。在这里,L.monocytogenes和S.enterica的基因组DNA的检测限分别是0.015纳克每毫升和0.013纳克每毫升。这种方法具有很好的特异性。为了验证方法的实用性,人工污染的食物样本也在此方法中检测。
此外,我们还对单核细胞增生李斯特氏菌进行了进一步的检测。单核细胞增生李斯特氏菌(单增李斯特菌)是人类病原体之一,也是最容易出问题的食源性细菌。因此,发展快速,灵敏的单核细胞增生李斯特菌检测方法已成为一项紧迫的任务。在这项研究中,我们提出一个超支化滚环扩增(HRCA)与金纳米粒子(GNP)比色法,提供了一个等温的,高度敏感和特异的单核细胞增生李斯特菌的检测方法。首先,针对一个hly特定的序列设计直链锁式探针,以Taq DNA连接酶连接成环。连接和消化后,巯基引物和未标记的引物对其进行进一步扩增。产生的巯基产物被捕获到纳米金粒子表面,使纳米金粒子更加耐盐。如此,即可确定目标菌的存在。细菌的检测可使用肉眼鉴别。通过这种方法,低至100aM的hly基因可被检出,并可以检测到大约75拷贝的单核细胞增生李斯特菌。能够这样超灵敏的检测到细菌,可以归因于超分支滚环扩增的强扩增活性。此方法具有良好的特异性,为了验证方法的实用性,人工污染的食物样本也在此方法中检测。