微纳生物传感检验检疫技术及应用

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1、微纳生物传感检验检疫技术及应用邹明强中国检验检疫科学研究院快速检测装备与技术首席专家一、快检需求与生物传感器汇二、纳米增敏层析纸可视传感检测报三、层析纸稀土纳米荧光传感检测提纲四、多色荧光编码微球传感检测五、磁探针弛豫时间生物传感检测重大疫病疫情传播风险高致病性禽流感•2005年底-2006年初，家禽死亡18.6万只，扑杀2284.9万只。•2003年12月-2006年1月，全球感染禽流感149人，80人死亡。甲型H1N1流感•2009年，全国确诊病例12万余例，死亡648例。食品安全事件频发•塑化剂、毒火锅、染色馒头、瘦肉精、地沟油、毒奶

2、粉等食品安全事件突发、频发，触目惊心。自1998年发生18起瘦肉精中毒事件，中毒人数达1700多人。2011年3•15特别行动中，央视曝光了双汇“瘦肉精”养猪一事。高效快检技术亟待提升突发性食品安全事件频发国际贸易技术性壁垒高筑国门检验检疫风险加大检验检疫仍面临两通常的快检技术大难题：一、农兽药残留及“检不了”灵敏度违法添加物，“检不出”通量二、病原微生物。“检不准”抗干扰“检不快”低成本常规检测，操作繁琐、费时仍面临挑战生物传感器概念：Rogers定义为，由生物识别元件（酶、抗体等）和物理转换器相结合所构成的分析仪器，包括识别单元和信号转

3、换探测装置两个核心。分类：(1)根据识别元件（敏感物质）分类如酶、抗原和抗体、核酸、细胞、组织等。(2)根据信号转换器分类如:电极、场效应晶体管、热敏电阻、光电器件等。生物传感器发展历程(1)1962年，英国Clark基于离子选择性电极构建了最早的生物传感器一一酶电极。(2)20世纪80年代后发展迅速；(3)20(3)20世纪末，进人全面深人研究开发时期；R.J.Paceetal.,“Biosensorsprovideanewclassofinexpppensive,portableinstrumentthatpppermitsophist

4、icatedanalyticalmeasurementstobeundertakenrapidlyatdecentralizedlocations.”----Nature,1997,387(5),Page581(4)产业化开发：融合创新方法或技术（微纳技术），目标：微型化、集成化、智能化、实用化；关键问题：灵敏度、通量、抗干扰、低成本。一、快检需求与生物传感器汇二、纳米增敏层析纸可视传感检测报三、层析纸稀土纳米荧光传感检测提纲四、多色荧光编码微球传感检测五、磁探针弛豫时间生物传感检测免疫层析卡传感检测示意图纳米颗粒扩增层析检测示意图样品中不

5、含病毒毛细管作用下样品流向阴性结果的产生(无病毒)纳米颗粒扩增层析检测示意图样品中含有少量病毒毛细管作用下样品流向增敏试剂调控反应生成金纳米颗粒，在检测线和控制线阴性结果的产生原位集位聚集、扩增，增强(病毒量太少)了可视化信号，即增敏增敏效果--商品化禽流感检测卡灵敏度测试检出增敏前增敏后检出增敏前检测限为HAU2-5，增敏后为2-12，增敏倍数在100倍左右交叉反应实验未增敏增敏后AE----禽脑脊髓炎ND----新城疫IB----传染性支气管炎MD----禽马立克氏病REO----禽网状内皮组织增生症特异性好，无交叉与定量PCR对照分析

6、结果1.针对人工感染鸡脏器和尿囊液样品，检测灵敏度高，并呈梯度关系；2.针对自然感染鸡的脏器，特别是肾，较定量PCR敏感；3.与定量PCR方法结果呈现正相关关系,二者检测灵敏度相当。增敏机制调控纳米颗粒聚集，原位扩增，增敏增敏机制番茄环斑免疫层析纸检测灵敏度（抗原稀释倍数）（抗原稀释倍数）阴性510204080160320640阴性510204080160320640检出检出增敏前ToRSV阳性抗原320ng/mL可检出，增敏后20ng/mL可检出，检出阈值提高16倍。马铃薯A病毒免疫层析纸检测灵敏度（抗原稀释倍数）（抗原稀释倍数）阴性

7、6.2512.52550100200400800阴性6.2512.52550100200400800检出检出增敏前PVA阳性抗原800ng/mL可以检出，增敏后50ng/mL可以检出，检出阈值提高16倍。一、快检需求与生物传感器汇二、纳米增敏层析纸可视传感检测报三、层析纸稀土纳米荧光传感检测提纲四、多色荧光编码微球传感检测五、磁探针弛豫时间生物传感检测荧光稀土纳米颗粒制备方法1--顺序合成荧光纳稀土米颗粒制备Prepareprecursor:mixAPTMSwithBHHCTmixAPTMSwithBHHCTandreactfor30min

8、MixwithMixwithsomeTEOSPreparebareNPsRinse4timesinW/OmicroemulsioninW/Omicroemulsionwithet