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工程师开发实时李氏杆菌生物传感器原型

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-12  浏览次数:9
核心提示:德克萨斯州农工大学农业生物研究工程师和佛罗里达州的一位同事开发了一种生物传感器,可以在两到三分钟内检测到李斯特菌污染。德

德克萨斯州农工大学农业生物研究工程师和佛罗里达州的一位同事开发了一种生物传感器,可以在两到三分钟内检测到李斯特菌污染。

德克萨斯农工大学生物和农业工程学院站的农业生物研究工程师卡门·戈麦斯博士说:“我们希望不久就能在25克的材料样本中检测出一种细菌的含量,这种样本大约是1盎司。”
她说,同样的技术也可以用于检测其他病原体,如大肠杆菌O157:H7。但李斯特菌被选为第一个目标病原体,因为它可以在低温下生存。它也是世界上最常见的食源性病原体之一,也是美国第三大食物中毒致死原因
戈麦斯说:“它可以在冷藏条件下生长,但当它被加热时,生长速度会很快,因为它的最佳生长温度在30到37摄氏度之间,也就是86到98华氏度之间。”“这对那些经常不煮熟的食物来说是个特别的问题,比如多叶蔬菜、水果和冷藏的软奶酪。”
她说,目前,检测食品中李斯特菌污染的唯一方法需要训练有素的技术人员和程序,需要几天时间才能完成。对于每天生产和运输大量食品的食品加工公司来说,李斯特菌污染源可能是一个移动的目标,而当前的技术常常忽略了这一点。
她正在研制的生物传感器仍处于原型开发阶段,但几年之后,她设想出一种几乎不需要任何培训就能使用的手持设备。

戈麦斯正在与盖恩斯维尔佛罗里达大学的埃里克·姆克罗尔博士合作。
“我从事生物和聚合物工程;他研究电化学和纳米结构。
至于生物成分,戈麦斯说她正在使用专门设计的“纳米刷”来捕捉特定的细菌。
戈麦斯说,这种纳米刷利用“适配体”,即单链DNA或RNA分子,与目标生物细胞膜外的受体结合。这种“绑定”常常与密钥只适合于一个锁的方式进行比较。


通过这种方式,纳米刷只选择一种特定类型的细胞,在她的研究中,这种细胞就是李斯特菌。
工程师开发实时李氏杆菌生物传感器原型
德克萨斯农工大学农业生命研究工程师卡门·戈麦斯博士说,她已经开发出一种生物传感器芯片,可以在两到三分钟内检测食品样本中的李斯特菌。信贷:罗伯特·彭斯
戈麦斯指出,这种纳米刷子的灵感来自夏威夷短尾乌贼,这种足球大小的生物与发光细菌形成了共生关系。在鱿鱼的光器官上,被称为纤毛的微小毛发状结构从海洋中非常复杂的微生物汤中选择并捕获细菌。
她说:“乌贼以细菌的糖和氨基酸为食,作为回报,发光细菌让乌贼发光,然后让乌贼从想吃的东西中逃脱出来。”“对于掠食者来说,这种生物发光非常类似于夜间从月球和恒星发出的光,当从下面观察时,这是一种‘伪装’。”
这种聚合物用于在李斯特氏菌生物传感器中选择特定细菌的选择过程与鱿鱼的纤毛非常相似。我们试图模仿鱿鱼纤毛捕捉细菌的机理。
工程师开发实时李氏杆菌生物传感器原型
德克萨斯州农工大学农业生命研究工程师卡门·戈麦斯博士说,目前正在研制一种一次性使用的纸生物传感器。信贷:罗伯特·彭斯
目前,李斯特菌生物传感器大约有邮票大小,两根导线连接两个蚀刻导电区域。几分钟后,当聚合物纳米刷有时间抓取选定的细菌时,样本的其余部分被冲走,两个表面之间的阻抗(或电阻)通过电子手段测量。
戈麦斯和McLamore正在进一步改进电子产品,使之成为一种手持且易于使用的产品。此外,一种一次性纸基生物传感器也在研究中,它可以一次性处理。


 
 
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