基于DNA四面体的微流控芯片用于致病性大肠杆菌O157∶H7的检测

设计了一种微流控芯片,在其通道表面修饰DNA四面体,并通过生物素-链霉亲和素反应连接适配体作为捕获探针,用于大肠杆菌O157∶H7(Escherichia coli O157∶H7,E.coli O157∶H7)的检测研究。微流控芯片鱼骨形结构的设计降低了细菌捕获时受到的剪切力;在其表面修饰DNA四面体,可进一步调节探针之间的距离,提高探针对细菌的识别效率。琼脂糖凝胶电泳表征结果证实了DNA四面体纳米结构的成功制备和DNA四面体-适配体捕获体系的构建。采用荧光显微镜对检测结果进行进一步成像分析,并将此微流控芯片检测平台用于实际样品的检测。结果表明,不需要大型仪器或设备及其它信号放大技术的辅助,在普通光学显微镜下,利用此检测系统即能实现浓度为10 CFU/mL的E.coli O157∶H7的检测,且操作简便,检测耗时少于2 h。实际样品的检测回收率为88.3%～108.3%。本研究基于DNA四面体纳米结构构建的微流控平台,不仅为食源性致病菌的检测提供了一种有效的检测方法,在其它食品安全隐患、疾病早期诊断等研究领域也具有潜在应用价值。     

Detection of E.coil O157 ∶ H7 Using Mannose-functionalized Hydrogels

利用伴刀豆球蛋白A(Con A)的多价结合能力,结合水凝胶技术与核酸染色技术发展了一种基于甘露糖功能化的水凝胶检测大肠杆菌(Ecoli) O157∶H7的方法.以过硫酸铵(APS)为催化剂,四甲基乙二胺( TEMED)为加速剂,用丙烯酰胺(AAm)、N,N-二甲基双丙烯酰胺和N-丙烯酰氧琥珀酰亚胺(NAS)合成水凝胶,通过氨基化甘露糖与NAS发生交联反应,制备了甘露糖功能化的水凝胶.当甘露糖功能化的水凝胶加入与Con A共孵育后的菌悬液中时,由于Con A既能与甘露糖特异性结合,又能与E.coli O157∶H7表面的O-抗原发生免疫反应而紧密连接,使目标菌被捕获到水凝胶表面,采用核酸染料SYBR Green Ⅰ对捕获细菌进行染色,实现了对E.coli O157∶H7的核酸标记,最后通过活体荧光成像系统对水凝胶进行荧光成像,从而实现对待测样品的检测.研究结果表明,该方法可应用于缓冲液体系和混合细菌样品中E.coli O157∶H7的特异性检测,且整个检测步骤包括样品预处理可在2h内完成.该方法成本低、易操作,目.具有较好的灵敏度,可检出3.7×101 Cells/mL的目标细菌样品.     

大肠杆菌O157:H7微滴数字PCR定量方法的建立

以大肠杆菌O157：H7(E. coli O157：H7)rfbE基因为靶基因,建立了可对其准确定量的微滴数字PCR( ddPCR)方法。对ddPCR反应中的探针浓度进行了优化,考察了方法的线性范围、精密度、定量限和检出限。最终确定ddPCR 反应中的最佳探针浓度为300 nmol/L。 E. coli O157：H7基因组 DNA 浓度范围为4~1.25×105拷贝/20μL ddPCR反应液时,ddPCR方法线性相关系数( R2)为0.999。当DNA浓度为760~88400拷贝/20μL 时,方法的精密度最好( RSD<5%)。本方法的定量限为4拷贝/20μL,检出限为3拷贝/20μL。特异性验证结果表明,建立的ddPCR方法特异性良好,对13份猪肉、牛肉和鸡肉样品的检测结果与定量PCR方法检出结果一致。     

纳米金增强SPR检测产毒赭曲霉中PKS基因的特异性碱基

基于双通道表面等离子体子共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器,分别采用直接法和金纳米粒子作为传感层的方法,通过检测赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)合成初期阶段表达的聚酮合成酶(polyketide synthase,PKS)基因的25个特异性碱基的寡核苷酸链,建立了一种高灵敏、间接检测OTA的新方法.同时考察了6-巯基己醇(6-mercapto-1-hexanol,MCH)作为封闭液对SPR响应信号的影响.结果表明,直接法的检测限为12.5 nmol/L,MCH的加入可使响应信号有所增强,使用金纳米粒子作为传感层的检测下限为0.25 nmol/L,与直接法相比较灵敏度提高了50倍,与以往使用金纳米粒子标记抗体或抗原相比,其作为传感层也能大大提高SPR检测灵敏度,且操作简单易行.     

基于甘露糖功能化的水凝胶用于E.coli O157: H7的检测

利用伴刀豆球蛋白A(Con A)的多价结合能力, 结合水凝胶技术与核酸染色技术发展了一种基于甘露糖功能化的水凝胶检测大肠杆菌(E.coli)O157: H7的方法. 以过硫酸铵(APS)为催化剂, 四甲基乙二胺(TEMED)为加速剂, 用丙烯酰胺(AAm)、N,N-二甲基双丙烯酰胺和N-丙烯酰氧琥珀酰亚胺(NAS)合成水凝胶, 通过氨基化甘露糖与NAS发生交联反应, 制备了甘露糖功能化的水凝胶. 当甘露糖功能化的水凝胶加入与Con A共孵育后的菌悬液中时, 由于Con A既能与甘露糖特异性结合, 又能与E.coli O157: H7表面的O-抗原发生免疫反应而紧密连接, 使目标菌被捕获到水凝胶表面, 采用核酸染料SYBR Green Ⅰ对捕获细菌进行染色, 实现了对E.coli O157: H7的核酸标记, 最后通过活体荧光成像系统对水凝胶进行荧光成像, 从而实现对待测样品的检测. 研究结果表明, 该方法可应用于缓冲液体系和混合细菌样品中E.coli O157: H7的特异性检测, 且整个检测步骤包括样品预处理可在2 h内完成. 该方法成本低、易操作, 且具有较好的灵敏度, 可检出3.7×10¹ Cells/mL的目标细菌样品.     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7的特异性标记;同时以核酸染料SYBR Green Ⅰ对细菌进行染色,将细菌和纳米颗粒团聚体区分开,实现了对大肠杆菌O157:H7的双色标记,并通过激光共聚焦显微镜进行免分离的荧光成像检测.结果表明,该方法可用于缓冲溶液体系和混合细菌样品中目标大肠杆菌O157:H7的特异性检测,在仅含5％目标菌的混合样品中仍能观察到具有明显黄色荧光的大肠杆菌O157:H7,且整个检测步骤包括样品预处理可在3h内完成.该方法则具有较好的灵敏度,可检出2.6×103 Cell/mL的目标细菌样品.若采用针对其它病原菌细胞壁抗原的特异性抗体,则有望发展成为一种通用技术用于多种病原菌的快速和灵敏检测.     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7...     

基于纳米金粒子可视化分析检测的研究进展

基于纳米金粒子表面等离子共振性质发展起来的可视化分析,由于具有灵敏度高、可设计性强、分析过程快速等优点已被广泛地应用于各类目标分析物的检测,成为一种极具潜力的分析手段。本文综述了基于纳米金粒子表面等离子共振可视化分析检测的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

纳米金粒子表面等离子共振吸收检测食品中莱克多巴胺

基于纳米金(Au NPs)表面等离子共振吸收性质,建立了一种可视化检测食品中莱克多巴胺(Rac)含量的方法。以L-半胱氨酸(L-Cys)和对巯基苯硼酸(MBA)共修饰的纳米金(L-Cys/MBA-Au NPs)为探针构建了可视化传感器,加入Rac后,Rac中的氨基/羟基和修饰纳米金表面的羟基/羧基/氨基形成丰富的氢键,同时MBA会影响L-Cys/MBA-Au NPs微环境而增强了信号,导致L-Cys/MBA-Au NPs吸收光谱发生改变,溶液颜色在15 min内由红变紫。该可视化传感器对Rac的检测灵敏度可达95.38 nmol/L,线性范围为200 nmol/L～15μmol/L,并成功地应用于牛奶和猪肉中Rac的测定,此传感器的研制为开发实际样品中Rac的快速便捷检测提供了新的思路。     

一种实用的基于化学发光和磁性纳米颗粒的E.coli O157:H7免疫鉴定方法

化学发光磁酶免疫已经被应用于检测病原体,但是由于针对相应病原体的抗体筛选和修饰等的步骤耗时费力,不适于对多种病原体进行筛查.制备了兔抗大肠杆菌(E.coli)O157:H7的免疫磁性纳米颗粒,富集病原菌后与鼠抗E.coli O157:H7的单克隆抗体形成双抗夹心,采用碱性磷酸酶标记的马抗鼠IgG与单抗结合,加入碱性磷酸酶的化学发光底物试剂3-(2'-螺旋金刚烷)-4-甲氧基-4-(3'-羟基)苯-1,2-二氧杂环丁烷磷酸检测化学发光.实验研究了底物缓冲液、碱性磷酸酶浓度对化学发光强度的影响,比较了NaBH4和甘氨酸对免疫磁珠剩余活性醛基的封闭效果以及本方法检测E.coli O157:H7的特异性和敏感性.结果表明,碱性磷酸酶与底物在c缓冲液中反应的化学发光强度最高,碱性磷酸酶浓度决定了化学发光的强度和持续时间,NaBH4对活性醛基的封闭效果优于甘氨酸,以D群宋内氏志贺氏菌、B群福氏志贺氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和霍乱弧菌及E.coli Top10f'为对照的比较实验显示,该检测方法具有良好的特异性,以1mL的菌液为检测体积时对E.coli O157:H7的检测灵敏度为103cell/mL,整个方法的检测时间约为3h.该方法适用于对多样本进行筛查.     

Nano-ZnO微叉指电极生物传感器检测大肠杆菌

设计了一种基于纳米ZnO材料检测大肠杆菌(E.coli O157:H7)的微叉指阻抗生物传感器,利用电化学方法在氧化铟锡(ITO)叉指电极表面沉积上纳米ZnO,然后将链霉亲和素固定在纳米ZnO表面,利用生物素亲和素的高亲和性原理将大肠杆菌抗体绑定在传感器表面,完成传感器的构建。实验表明,传感器检测E.coli O157:H7线性范围为40~4×10^6cfu/mL,检出限为40 cfu/mL,传感器的特异性、重现性、实用性较好。     

Binding Characteristics Study of DNA based Aptamers for E. coli O157:H7

E. coli O157:H7 is a pathogenic bacterium producing verotoxins that could lead to serious complications such as hemolytic uremia syndrome. Fast detection of such pathogens is important. For rapid detection, aptamers are quickly gaining traction as alternative biorecognition molecules besides conventional antibodies. Several DNA aptamers have been selected for E. coli O157:H7. Nonetheless, there has not been a comparative study of the binding characteristics of these aptamers. In this work, we present a comprehensive analysis of binding characteristics including binding affinity (K_d) and binding capacity (B_max) of DNA-based aptamers for E. coli O157:H7 using qPCR. Our results show that aptamer E18R has the highest binding capacity to E. coli 157:H7 and the highest specificity over non-pathogenic E. coli strains K12 and DH5α. Our study also finds that the common biotin-tag modification at 5′ end typically changes the binding capacity significantly. For most of the selected aptamers, the binding capacity after a biotin-tag modification decreases. There exists a discrepancy in the binding capability between the selected aptamer and the aptamer used for detection. Our study also shows that a lower concentration of Mg²⁺ ions in the binding buffer leads to a decrease in the binding capacity of E17F and E18R, while it does not affect the binding capacity of S1 and EcoR1.     

Chemiluminescent enzyme-linked immunosorbent assay on a strip to detect Escherichia coli O157:H7

A fast and sensitive chemiluminescent enzyme-linked immunosorbent assay method to measure pathogenic bacteria, Escherichia coli O157:H7, on immuno-chromatographic membrane was studied. Non-specific binding of proteins on membrane strip was controlled to attain the best performance of immunosensor by optimising the composition of a running buffer. The specificity of the proposed immunostrip was confirmed by conducting experiments for four different micro-organisms. A chemiluminescent signal could be successfully generated from a proposed immunostrip sensing system, and a significant change in the chemiluminescent light intensity with the concentration of target microbes was obtained. E. coli O157:H7 could be quantitatively measured in the range of 1.1?×?10^3?–1.1?×?10⁷ CFU (colony forming units) mL^?1 within 16?min by using the developed chemiluminescent immunostrip.     

Disposable Immunosensor for Escherichia Coli O157:H7 Based on a Multi-Walled Carbon Nanotube-Sodium Alginate Nanocomposite Film Modified Screen-Printed Carbon Electrode

A disposable immunosensor for the detection of Escherichia coli O157:H7 based on a multiwalled carbon nanotube–sodium alginate nanocomposite film was constructed. The nanocomposite was placed on a screen-printed carbon electrode, and horseradish peroxidase-labeled antibodies were immobilized to E. coli O157:H7 on the modified electrode to construct the immunosensor. The modification procedure was characterized by atomic force microscopy and cyclic voltammetry. Under optimal conditions, the proposed immunosensor exhibited good electrochemical sensitivity to E. coli O157:H7 in a concentration range of 10³–10¹⁰ cfu/mL, with a relatively low detection limit of 2.94 × 10² cfu/mL (S/N = 3). This immunosensor exhibited satisfactory specificity, reproducibility, stability, and accuracy, making it a potential alternative tool for early assessment of E. coli O157:H7.     

Rapid detection of Escherichia coli O157:H7 spiked into food matrices

Food poisoning causes untold discomfort to many people each year. One of the primary culprits in food poisoning is Escherichia coli O157:H7. While most cases cause intestinal discomfort, up to 7% of the incidences lead to a severe complication called hemolytic uremic syndrome which may be fatal. The traditional method for detection of E. coli O157:H7 in cases of food poisoning is to culture the food matrices and/or human stool. Additional performance-based antibody methods are also being used. The NRL array biosensor was developed to detect multiple antigens in multiple samples with little sample pretreatment in under 30 min. An assay for the specific detection of E. coli O157:H7 was developed, optimized and tested with a variety of spiked food matrices in this study. With no sample pre-enrichment, 5 × 10³ cells mL⁻¹ were detected in buffer in less than 30 min. Slight losses of sensitivity (1-5 × 10⁻⁴ cell mL⁻¹⁾ but not specificity occur in the presence of high levels of extraneous bacteria and in various food matrices (ground beef, turkey sausage, carcass wash, and apple juice). No significant difference was observed in the detection of E. coli O157:H7 in typical culture media (Luria Broth and Tryptic Soy Broth).     

微量热法研究头孢菌素对大肠杆菌微生物活性的影响

用微量热法测定了两种头孢菌素头孢哌酮钠(CFZ)和头孢哌酮钠舒巴坦钠(CFZ-SBT)在37 ℃时对大肠杆菌DH5α代谢作用的影响. 根据产热曲线分别获得了大肠杆菌DH5α在不同浓度的头孢哌酮钠和头孢哌酮钠舒巴坦钠作用下的生长速率常数(k)、抑制率(I)、最大产热功率(Pm)以及最大产热功率所对应的时间tm等热动力学参数. 研究结果表明, 头孢哌酮钠和头孢哌酮钠舒巴坦钠对大肠杆菌的致死量分别为0.1和0.25 μg/mL. 通过研究k, I, Pm, tm和浓度(c)间的关系发现, 舒巴坦钠的加入没有增加头孢哌酮钠对大肠杆菌DH5α的抑制作用.