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纳米生物传感器食品安全快速检测理论与新方法
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TS201.6, TB383
  • 关键词:
  • 成果简介:
    食品安全是关系民众健康、国家发展的重要问题,简单快速、高效准确的检测方法是保证食品安全的重要支撑。该项目针对食品中微量小分子污染物和致病微生物精准检测遇到的难点和关键问题,立足于光电生物传感技术,通过纳米粒子合成新途径的探索,构筑光电功能纳米粒子,结合纳米结构对电流和表面等离子体子共振(SPR)特性的调控,构建了一系列高灵敏、高准确度的生物传感检测新方法,在食品微量污染物检测中取得了突破性进展,揭示了纳米材料吸附有害物质,增强光电生物传感器检测灵敏度、准确度的规律和作用机制,取得了多项原创性研究成果。主要科学发现如下:发现不同形状的金纳米粒子作为传感芯片的修饰层和抗体的标记物,具有调控电流、SPR发光现象和固定抗体数量的特性:系统研究了不同形状的金纳米粒子,分别作为传感芯片的修饰层和生物分子的标记物对电流、SPR信号和生物分子结合位点的影响,阐明了不同形状的金纳米粒子调控电流和SPR信号的规律和作用机制,选用增强电流和SPR信号能力最强粒径的金纳米粒子,构建了一系列高灵敏的电化学和SPR生物传感器,实现了食品中农药、大肠杆菌O157:H7和赭曲霉毒素A合成初期表达基因的高灵敏直接检测,且检测方法的评价指标均优越于国家标准。突破了小分子污染物高效捕集磁纳米材料制备的局限性:针对传统捕集污染物的磁性纳米材料,存在制备成本高、环境毒副作用大等缺点,应用化学共沉积、水热法等制备方法,辅以其它修饰材料,制备出结构可控磁纳米基材料,阐明了其稳定性和对污染物捕集能力的作用机制;为开发一系列快速准确、高灵敏的生物传感器创造了条件。发现磁纳米粒子本身大的折射率,可明显增强SPR信号,在磁纳米粒子高效富集待测物与增强SPR信号的方面实现了理论与应用的结合:系统研究了磁纳米粒子对SPR信号增强的能力,明确了磁纳米粒子与抗体(免疫磁纳米粒子)结合方法及其吸附污染物的条件,阐明了复合物(免疫磁纳米粒子-污染物)增强SPR信号及SPR直接检测的作用机制,实现了食品中农药残留的直接检测,且检测方法的评价指标均优越于国家标准。解决了食品前处理复杂和微量小分子污染物高准确度、灵敏度检测的难题,为样品前处理和生物传感检测的完美结合提出了有效途径。公开发表论文15篇,其中SCI9篇,影响因子为27.059,其中6.0以上1篇,3.0以上3篇,15篇代表论文被引用176次,其中SCI他引110次。授权国家专利3项。获得2014年湖南省优秀硕士学位论文奖1项,推荐2016年省优秀硕士论文奖1项,处于公示期。湖南农业大学优秀硕士学位论文2篇。该项目解决了传统生物传感体系存在的检测灵敏度、准确度不理想,无法与样品前处理相结合等问题,研究成果对基于生物传感器的食品安全检测技术的发展,提供了理论依据和实践支持。
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