【化工仪器网 项目成果】近日，中国农业大学研究团队成功研发出一种基于微流控芯片技术的比色生物传感器，搭配智能手机App进行数据处理，可实现沙门氏菌的快速检测。研究成果以“基于滑动阀和注射器的沙门氏菌无源微流控生物传感器”为题，发表于传感器领域著名期刊《生物传感器与生物电子学》。
沙门氏菌是常见的食源性致病菌，目前已发现2500多种不同类型的沙门氏菌，其中约1400余种能够感染人类。在日常生活中，沙门氏菌主要感染动物性食品，如鸡肉、鸡蛋、牛奶、猪肉等，但蔬菜瓜果也能被沙门氏菌感染。沙门氏菌可引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻、发烧等症状，我国的细菌性食物中毒有70%到80%是由沙门氏菌引起的。沙门氏菌的快速检测筛查是预防和控制沙门氏菌感染、保障食品安全的关键。
我国沙门氏菌的现行检验标准为GB 4789.4-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》，主要通过培养法进行检测，此外还有聚合酶链式反应(PCR)以及酶联免疫吸附测定(ELISA)等方法。但培养法检测时间长，PCR法核酸提取操作复杂，ELISA法检测灵敏度低，都无法进行现场快速检测。
微流控芯片将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上，多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成，是实现现场快速检测的理想平台。研究团队以微流控芯片为基础研发了一种不需要任何外部电源的生物传感器，利用滑动多位阀进行流体通道选择和利用一次性注射器进行流体转移操作，实现了鼠伤寒沙门氏菌的快速灵敏检测。
传感器使用的微流控芯片只有 4 cm×6 cm 大小，集成了扩缩螺旋微混合器、分离腔、检测腔等。首先，将细菌样本、免疫磁珠和葡萄糖氧化酶标记的免疫聚苯乙烯微球的混合液、清洗液、葡萄糖和过氧化氢试纸预先置于微流控芯片外围的相应腔室之中，通过转动多位阀将样品腔与磁分离腔连接后，利用注射器来回推拉混合物，使其多次经过三维特斯拉结构进行快速混合，形成磁珠-沙门氏菌-聚苯乙烯微球复合物，并用磁铁将其捕获在分离腔中。然后，分别连接两个清洗腔去除样品背景和过量的聚苯乙烯微球，再连接葡萄糖腔，在分离腔中利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖产生过氧化氢。最后，连接过氧化氢试纸腔，将催化产物从分离腔转移到过氧化氢试纸腔，导致过氧化氢试纸颜色发生变化。以带有饱和度计算算法的智能手机 App 采集并分析试纸图像，实现沙门氏菌的定量检测。该生物传感器可在 45 分钟内检测 4.4×10^1 - 4.4×10^6 CFU/mL的沙门氏菌，检出限为44 CFU/mL。
该方法为沙门氏菌检测提供了一种操作简单、灵敏度高、特异性良好且成本低的快速检测方法，可以在现场进行检测，有利于沙门氏菌感染的预防控制，对保障食品安全具有重要意义。
（资料来源：中国农业大学）