專利名稱：一種基于Fe₃O₄@Au復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致病菌的快速檢測方法，尤其涉及一種基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法。
背景技術(shù)：
基本原理:單克隆抗體或抗原分子與酶分子通過共價(jià)鍵結(jié)合，這種結(jié)合不會(huì)改變單克隆抗體、抗原和酶的免疫學(xué)特性及生物活性，特異性的單克隆抗體只會(huì)與特異性的抗原結(jié)合。其主要的原理步驟:1.利用兩步法制備了磁性Fe3O4OAu核殼納米粒子，通過修飾抗體實(shí)現(xiàn)表面功能化，將單克隆抗體偶聯(lián)在磁珠表面，形成特異性免疫磁珠，并將多余活性位點(diǎn)封閉。2.將另一部分目標(biāo)菌的特異性單克隆抗體采用一定的方法固定在固相載體表面，并將多余活性位點(diǎn)封閉。3.將制備的特異性免疫磁珠用于抓取富集目標(biāo)菌，通過外加磁場將磁珠分離出來，此時(shí)，結(jié)合了目標(biāo)菌的磁珠和沒有結(jié)合目標(biāo)菌的磁珠還是混在一起。4.將上述混在一起的磁珠，加到第2步的固相載體表面，則抓取了目標(biāo)菌的磁珠將與固相載體表面單克隆抗體發(fā)生特異性結(jié)合，形成雙抗夾心，用無菌的去離子水清洗可以將未發(fā)生結(jié)合的磁珠洗脫。5.再采用洗脫劑將固定載體上的結(jié)合的特異性納米免疫磁珠洗下來，清洗掉離子、溶劑。此部分磁珠如果存在，就是抓取了目標(biāo)菌的磁珠。由于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子具有順磁和超順磁特性，對(duì)于共振儀器非常敏感，相對(duì)于其他分子而言，微量的Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子能夠大幅降低無菌的去離子水的自旋-晶格馳豫參數(shù)Tl和自旋-自旋弛豫時(shí)間T2，而無菌的去離子水在一定的均勻場強(qiáng)下，T1/T2是固定的。將洗脫液置于核磁共振儀中，與無菌的去離子水對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照。顯著發(fā)生T1/T2值降低的說明有磁珠存在，從而間接說明食品樣品中有致病菌檢出。磁珠含量與T1/T2值降低呈正比。通過加標(biāo)，可以定量檢測目標(biāo)菌。該方法中Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子磁珠既是分離富集的手段，同時(shí)Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子具有的順磁和超順磁特性，又可作為定量檢測的探針。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)就是快速、靈敏度高。相對(duì)于致病菌的微生物培養(yǎng)2-3天甚至幾天的時(shí)間。此方法主要取決于樣品的預(yù)處理時(shí)間，核磁共振檢測只需幾分鐘。因此，用該方法可做大規(guī)模待檢樣本的陽性篩選，檢出的陽性樣還需用微生物培養(yǎng)進(jìn)行確證。目前，國內(nèi)外還沒有文獻(xiàn)報(bào)道這種方法，但是采用免疫磁珠進(jìn)行致病菌的富集、目標(biāo)物的富集等的報(bào)道還是很多的，但都沒有采用核磁共振做進(jìn)一步的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的食源性致病菌的快速檢測方法，用于對(duì)各種不同的食品樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法是一種客觀有效的檢出食品中有害致病菌的方法，從而在某種程度上大大縮減了食品樣品有害致病菌的篩選時(shí)間?！N基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的核磁共振技術(shù)快速檢測出食品中的有害致病菌的方法，利用核磁共振儀對(duì)順磁、超順磁物質(zhì)的響應(yīng)敏感性，提出核磁共振弛豫參數(shù)變化與Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子超順磁免疫磁珠含量的相關(guān)性指標(biāo)。不同的致病菌檢出下限不同。該方法依賴于建立的可用于食品樣品中有害致病菌特征性免疫磁珠富集、分離，從核磁共振弛豫信號(hào)參數(shù)變化的角度，檢測出樣品中的有害致病菌；采用偶聯(lián)了特異性單克隆抗體的超順磁免疫磁珠，可以將樣品中的特異性致病菌進(jìn)行富集；由于核磁共振儀自旋-晶格弛豫效率和自旋-自旋弛豫效率對(duì)Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子非常敏感，即在去離子水中，存在微量的超順磁Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子，則水的自旋-晶格弛豫時(shí)間(Tl)和/自旋-自旋弛豫(T2)就會(huì)顯著下降。在一定條件下，超順磁免疫磁珠的順磁特性使核磁共振的弛豫衰減信號(hào)T2/T1產(chǎn)生線性減小。通過定量檢測出樣品中的免疫磁珠含量，從而可以間接定量出食品樣品中的有害致病菌含量。檢測出的致病菌含量與磁珠含量線性相關(guān)，擬合度較好。最終以超順磁免疫磁珠與致病菌間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為紐帶，確定食品樣本中的致病菌菌落數(shù)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，步驟如下:
1)檢測目標(biāo)菌的特異性免疫磁珠的制備；
2)將目標(biāo)菌特異性單克隆抗體固定在固相載體表面；
3)免疫磁珠富集目標(biāo)菌株，并分離:將第I步制得的免疫磁珠加入待檢樣品，充分混合震蕩，抓取目標(biāo)菌后通過施加外加磁場，則磁珠就匯集到磁場一邊，吸走上清液則可以分離出磁珠若待檢樣本中有目標(biāo)菌，則被磁珠所富集，加少量無菌的去離子水則形成目標(biāo)菌的磁珠懸池液；
4)將富集的磁珠懸濁液加到第2步制作的固定了單克隆抗體的固相載體上，若存在目標(biāo)菌則形成雙抗夾心；用無菌的去離子水清洗，則沒有抓取到目標(biāo)菌的磁珠就被洗掉，若不存在目標(biāo)菌，則所有磁珠都被洗掉；
5)之后，用洗脫劑將固定板上的雙抗夾心的磁珠洗下來，用外加磁場分離磁珠的方法用無菌的去離子水清洗掉離子和溶劑，如果還存在磁珠就是抓到目標(biāo)菌的磁珠；
6)這部分磁珠，加入無菌的去離子水形成磁珠的懸濁液，進(jìn)行核磁共振的弛豫時(shí)間測定，以無菌的去離子水為空白，測得的懸濁液的弛豫時(shí)間T1/T2相比無菌的去離子水有顯著降低，則說明含有磁珠，從而間接證明樣本中有目標(biāo)致病菌，磁珠的量與T1/T2的下降呈正比，可以通過定量磁珠而間接定量出目標(biāo)菌的量。所述NMR納米探針為Fe3O4OAu材料,納米粒徑小于1000納米。所述的目標(biāo)菌的最終檢出評(píng)價(jià)方法基于核磁共振技術(shù)的弛豫時(shí)間特性參數(shù)的變化。所述弛豫時(shí)間特性，是指自旋-晶格弛豫時(shí)間(Tl)和自旋-自旋弛豫時(shí)間(T2)。所述弛豫時(shí)間特性，Tl采用180° - τ -90°脈沖方法測定，Τ2采用CPMG序列方法測定。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種客觀的快速檢測出食品中的有害致病菌的方法，其特征是依賴于建立的可用于檢測超順磁免疫磁珠的核磁共振檢測方法。該方法可以客觀有效地對(duì)食品中有害致病菌進(jìn)行檢測，相比于致病菌的生物培養(yǎng)確認(rèn)，該方法具有快速檢測的優(yōu)勢，可以用于大規(guī)模樣本的快速篩選。
具體實(shí)施例方式實(shí)例I
檢驗(yàn)食品樣本中測定其是否含有有害致病菌——李斯特菌。1.免疫磁珠制備:
采用“兩步法”合成核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4Au納米粒子。首先將鐵鹽[n (Fe3 +Vn(Fe2 + )=2/1.2]混合均勻，置于50°C恒溫槽中，攪拌狀態(tài)下加入2 mo I/L NaOH，控制溶液pH約為11，至PH保持不變，再升溫至80°C熟化lh，整個(gè)反應(yīng)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。沉淀經(jīng)磁力分離，二次蒸餾水清洗數(shù)次至中性，得Fe3O4懸浮液，定容并測定其固形物含量。量取適量Fe3O4種子懸浮液與HAuCl4溶液混合lh，然后加入過量的鹽酸羥胺(80mmol/L)，攪拌下反應(yīng)lh，即得核殼結(jié)構(gòu)的Fe304/Au磁性復(fù)合微粒。再次加入HAuCl4，進(jìn)行二次包覆。磁力分離，用lmol/L鹽酸溶液進(jìn)行純化處理，以除去未被包覆的Fe3O4, 二次蒸餾水清洗數(shù)次至中性，避光保存。免疫Fe3O4OAu制備:Fe3O4OAu濃縮后加入過量的李斯特菌抗體，孵育、洗滌后，加過量的BSA封閉表面活性空位，洗滌、重懸浮，保存在4 °C待用。也可采用以下方法:采用200微升2 mmol 二硫基-琥珀酰亞胺-丙酸酯(DSP)對(duì)納米金進(jìn)行修飾(DMS0，二甲基亞砜稀釋DSP)。加入李斯特菌單克隆單抗，即將100 JJL 100 Pg.++mL單克隆抗體通過共價(jià)偶聯(lián)法固定在Au上并37 °C孵育45 min。加入1%
牛血清蛋白(BSA)，22°C，I小時(shí)，將剩余的活性位點(diǎn)進(jìn)行封閉并干燥。2.單克隆抗體固定:可以采用常規(guī)的酶標(biāo)板固定方法，也可以采用以下方法。用干凈的蓋玻片5X5mm2正方形，鍍膜機(jī)先噴一層Cr (2-4 nm)用以幫助固定金。再用在表面濺射噴上一層納米金，再采用200微升2 mmol 二硫基-琥珀酰亞胺-丙酸酯(DSP)對(duì)納米金進(jìn)行修飾(DMS0，二甲基亞砜稀釋DSP)。加入李斯特菌單克隆單抗，即將100 PL 100 Pg.++mL單克隆抗體通過共價(jià)偶聯(lián)法固定在玻璃板上并37 °C孵育45 min。力口
入1%牛血清蛋白(BSA)，22°C，1小時(shí)，將板上剩余的活性位點(diǎn)進(jìn)行封閉并干燥。3.將食品樣本進(jìn)行預(yù)處理，必要時(shí)采用FDA增菌法，對(duì)樣品進(jìn)行過濾、增菌活化等預(yù)處理，得到待檢樣本。將第一步制得的免疫單克隆抗體磁珠加入后進(jìn)行充分震蕩數(shù)分鐘。上磁力架分離磁珠，加少量無菌的去離子水得到磁珠的懸濁液。此時(shí)，如果待檢樣本中有目標(biāo)李斯特菌，則通過免疫磁珠的特異性反應(yīng)就達(dá)到了目標(biāo)菌富集的目的。將此富集的磁珠懸濁液加到第2步所制備的單克隆抗體固定板上，則磁珠乳液中結(jié)合了李斯特菌的磁珠會(huì)進(jìn)一步與固定板上的單克隆抗體發(fā)生特異性結(jié)合，形成雙抗夾心結(jié)構(gòu)。此時(shí)用無菌的去離子水清洗，就可以將沒有結(jié)合李斯特菌的磁珠洗去。在固定板上剩下的就只有結(jié)合了李斯特菌的磁珠。4.用洗脫液(甲醇等)將固定板上的結(jié)合了李斯特菌的磁珠洗脫下來。上磁力架，分離磁珠并清洗1-2次，將離子洗去。得到的溶液，用核磁共振儀(NMR20，紐邁公司或miniNMR華東師范大學(xué))測定溶液的Tl和T2。以無菌的去離子水為空白，溶液測得的Tl/T2與空白相比較，有顯著差異，說明溶液中有磁珠存在，從而說明樣本中有李斯特菌，磁珠的量與T1/T2的下降值呈正比。下降的越多說明磁珠越多，從而間接說明李斯特菌越多，通過加標(biāo)驗(yàn)證可以定量檢測樣本中目標(biāo)菌的數(shù)目。
具體實(shí)施例方式實(shí)例2
測定食品樣品是否含有有害致病菌大腸桿菌0157:H7。1.采用“兩步法”合成核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子。首先將鐵鹽[n(Fe3 + )/η (Fe2 + ) = 2/1.2]混合均勻，置于50°C恒溫槽中，攪拌狀態(tài)下加入2 mol/L NaOH，控制溶液PH約為11，至pH保持不變，再升溫至80°C熟化lh，整個(gè)反應(yīng)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。沉淀經(jīng)磁力分離，二次蒸餾水清洗數(shù)次至中性，得Fe3O4懸浮液，定容并測定其固形物含量。量取適量Fe3O4種子懸浮液與HAuC14溶液混合lh，然后加入過量的鹽酸羥胺(80mmol/L)，攪拌下反應(yīng)Ih,即得核殼結(jié)構(gòu)的Fe304/Au磁性復(fù)合微粒。再次加入HAuCl4,進(jìn)行二次包覆。磁力分離，用lmol/L鹽酸溶液進(jìn)行純化處理，以除去未被包覆的Fe3O4，二次蒸餾水清洗數(shù)次至中性，避光保存。免疫Fe3O4OAu制備=Fe3O4OAu濃縮后加入過量的0157:H7抗體，孵育、洗滌后，加過量的BSA封閉表面活性空位，洗滌、重懸浮，保存在4°C待用。也可采用以下方法:采用200微升2 mmol 二硫基-琥珀酰亞胺-丙酸酯(DSP)對(duì)納米金進(jìn)行修飾(DMS0，二甲基亞砜稀釋DSP)。加入0157:H7單克隆單抗，即將100 AL 100 Pg/++mL單克隆抗體通過共價(jià)偶聯(lián)法固定在Au上并37 °C孵育45 min。加入1%牛血清蛋白(BSA)，22°C，I小時(shí)，將板上剩余的活性位點(diǎn)進(jìn)行封閉并干燥。2.單克隆抗體固定:可以采用常規(guī)的酶標(biāo)板固定方法，也可以采用以下方法。用干凈的蓋玻片5X5mm2正方形，鍍膜機(jī)先噴一層Cr (2-4 nm)用以幫助固定金。再用在表面濺射噴上一層納米金，再采用200微升2 mmol 二硫基-琥珀酰亞胺-丙酸酯(DSP)對(duì)納米金進(jìn)行修飾(DMS0，二甲基亞砜稀釋DSP)。加入0157:H7單克隆抗體，即將100 100 %/mL單克隆抗體通過共價(jià)偶聯(lián)法固定在玻璃板上并37 °C孵育45 min。力口入牛血清蛋白將板上剩余的活性位點(diǎn)進(jìn)行封閉并干燥。3.將食品樣本進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)樣品進(jìn)行過濾、增菌活化等預(yù)處理，得到待檢樣本。將第一步制得的免疫單克隆抗體磁珠加入后進(jìn)行充分震蕩數(shù)分鐘。上磁力架分離磁珠，加少量水得到磁珠的乳液。此時(shí)，如果待檢樣本中有目標(biāo)大腸桿菌0157:H7，則通過免疫磁珠的特異性反應(yīng)就達(dá)到了目標(biāo)菌富集的目的。將此富集的磁珠懸濁液加到第2步所制備的單克隆抗體固定板上，則磁珠懸池液中結(jié)合了大腸桿菌0157:H7的磁珠會(huì)進(jìn)一步與固定板上的單克隆抗體發(fā)生特異性結(jié)合，形成雙抗夾心結(jié)構(gòu)。此時(shí)用無菌的去離子水清洗，就可以將未結(jié)合大腸桿菌0157:H7的磁珠洗去。在固定板上剩下的就只有結(jié)合了大腸桿菌0157:H7的磁珠。4.用洗脫液(甲醇等)將固定板上的結(jié)合了大腸桿菌0157:H7的磁珠洗脫下來。上磁力架，分離磁珠并用無菌的去離子水清洗1-2次，將離子、溶劑洗去。得到的溶液，用核磁共振儀(NMR20，紐邁公司或miniNMR，華東師范大學(xué))測定溶液的Tl和T2，以去離子水為空白，溶液測得的T1/T2與空白比較，有顯著差異，說明溶液中有磁珠存在，從而說明樣本中有大腸桿菌0157:H7，磁珠的量與T1/T2的下降值呈正比。下降的越多說明磁珠越多，從而間接說明大腸桿菌0157:H7越多，通過加標(biāo)驗(yàn)證可以定量檢測樣本中目標(biāo)菌的數(shù)目。
權(quán)利要求
1.一種基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，其特征步驟如下: 1)檢測目標(biāo)菌的特異性免疫磁珠的制備； 2)將目標(biāo)菌特異性單克隆抗體在固相載體上的固定； 3)免疫磁珠富集目標(biāo)菌株，并分離:將第I步制得的免疫磁珠加入待檢樣品，充分混合震蕩，抓取目標(biāo)菌后通過施加外加磁場，則磁珠就匯集到磁場一邊，吸走上清液則可以分離出磁珠，若待檢樣本中有目標(biāo)菌，則被磁珠所富集，加少量無菌的去離子水則形成目標(biāo)菌的磁珠懸池液； 4)將富集的磁珠懸濁液加到第2步固定了單克隆抗體的固相載體上，若存在目標(biāo)菌則形成雙抗夾心，用無菌的去離子水清洗，則沒有抓取到目標(biāo)菌的磁珠就被洗掉，若不存在目標(biāo)菌，則所有磁珠都被洗掉； 5)之后，用洗脫劑將固定板上的雙抗夾心的磁珠洗下來，用外加磁場分離磁珠的方法，用無菌的去離子水清洗掉離子和溶劑，如果還存在磁珠就是抓到目標(biāo)菌的磁珠； 6)這部分磁珠，加入無菌的去離子水形成磁珠的懸濁液，進(jìn)行核磁共振的弛豫時(shí)間測定，在固定場強(qiáng)下，無菌的去離子水的T1/T2是一個(gè)恒定值，以無菌的去離子水為空白，測得的懸濁液的弛豫時(shí)間T1/T2相比無菌的去離子水有顯著降低，則說明含有磁珠，從而間接證明樣本中有目標(biāo)致病菌，磁珠的量與T1/T2的下降呈正比，可以通過加標(biāo)定量磁珠而間接定量出目標(biāo)菌的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，其特征是所述NMR納米探針為Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子，即以金為殼層材料的磁性核殼復(fù)合納米粒子材料，納米粒徑小于1000納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，其特征是所述的目標(biāo)菌的最終檢出評(píng)價(jià)方法基于核磁共振技術(shù)的弛豫時(shí)間的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，其特征是所述NMR弛豫時(shí)間特性，是指自旋-晶格弛豫時(shí)間(Tl)和自旋-自旋弛豫時(shí)間(T2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Fe3O4OAu復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，其特征是所述弛豫時(shí)間特性，Tl采用180 - τ -90 脈沖方法測定，Τ2采用CPMG序列方法測定。
全文摘要
一種基于Fe3O4@Au復(fù)合納米粒子的NMR食源性致病菌快速檢測方法，屬于食品安全致病菌快速檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明依賴于建立的可以用于食品液體樣本中致病菌的核磁共振檢測方法，利用Fe3O4@Au復(fù)合納米材料制備免疫磁珠針對(duì)性地富集目標(biāo)菌株，利用Fe3O4@Au復(fù)合納米粒子的順磁和超順磁特性對(duì)核磁共振衰減信號(hào)弛豫時(shí)間的影響，檢測出樣本中是否含有目標(biāo)致病菌。不同的具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系為順磁免疫磁珠，在一定條件下顯示出線性關(guān)系，即免疫磁珠含量大，樣品的T2/T1值越小，在一定范圍能夠定量檢測目標(biāo)菌。該方法可以用于食品樣本中有害致病菌的快速檢測，從而可以作為大批待檢樣品的快速篩選。
文檔編號(hào)G01N33/577GK103115934SQ20131003211
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者張錦勝, 唐群, 賴衛(wèi)華 申請人:南昌大學(xué)