CN103134932B - 一种基于γ-Fe2O3@Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于 γ -Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法，属于食品安全致病菌快速检测技术领域。本发明依赖于建立的可以用于食品液体样本中致病菌的核磁共振检测方法，利用 γ -Fe₂O₃Au复合纳米材料制备免疫磁珠针对性地富集目标菌株，通过分离捕获了目标菌的纳米磁珠，再硝化反应使之转化为铁离子，检验铁离子从而间接检测出样本中是否含有目标致病菌。在一定条件下铁离子的量与目标菌显示出线性关系，在一定范围能够定量检测目标菌。该方法可以用于食品样本中有害致病菌的快速检测，从而可以作为大批待检样品的快速筛选。

Description

一种基于γ-Fe2O3Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种致病菌的快速检测方，尤其涉及一种基于γ-Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法。 

背景技术

基本原理：单克隆抗体或抗原分子与酶分子通过共价键结合，这种结合不会改变单克隆抗体、抗原和酶的免疫学特性及生物活性，特异性的单克隆抗体只会与特异性的抗原结合。其主要的原理步骤：1. 利用种子生长法制备了磁性γ- Fe₂O₃Au 核壳纳米粒子, 通过修饰抗体实现表面功能化,将单克隆抗体偶联在磁珠表面，形成特异性免疫磁珠，并将多余活性位点封闭。2. 将另一部分目标菌的特异性单克隆抗体采用一定的方法固定在固相载体表面，并将多余活性位点封闭。3. 将制备的特异性免疫磁珠用于抓取富集目标菌，通过外加磁场将磁珠分离出来，此时，结合了目标菌的磁珠和没有结合目标菌的磁珠还是混在一起。4. 将上述混在一起的磁珠，加到第2步的固相载体表面，则抓取了目标菌的磁珠将与固相载体表面单克隆抗体发生特异性结合，形成双抗夹心，用无菌的去离子水清洗可以将未发生结合的磁珠洗脱。5. 再采用洗脱剂将固定载体上的结合的特异性纳米免疫磁珠洗下来，清洗掉离子、溶剂。此部分磁珠如果存在，就是抓取了目标菌的磁珠。6.加入硝酸和硫酸（王水）进行硝化反应，这部分磁珠如果存在，则 Fe₂O₃转化为三价铁离子和二价铁离子。所有食品标准中致病菌都是不得检出的。通过检测是否存在铁离子就可以检测出样本中是否存在目标菌。通过加标，在一定范围内可以定量检测目标菌。该方法中γ- Fe₂O₃Au磁珠既是分离富集的手段，同时也是定量检测的载体，起了一个信号放大的作用。该方法的主要优点就是快速、灵敏度相对较高。相对于致病菌的微生物培养2-3天甚至几天的时间。此方法主要取决于样品的预处理时间。因此，用该方法可做大规模待检样本的阳性筛选，检出的阳性样还需用微生物培养进行确证。目前，国内外还没有文献报道这种方法，但是采用免疫磁珠进行致病菌的富集、目标物的富集等的报道还是很多的，但没有采用检验铁离子的方法做进一步的检测。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于γ- Fe₂O₃Au复合纳米粒子的免疫磁分离食源性致病菌快速检测方法，用于对各种不同的食品样品进行评价，该方法是一种客观有效的检出食品中有害致病菌的方法，从而在某种程度上大大缩减了食品样品有害致病菌的筛选时间。 

一种基于γ- Fe₂O₃Au复合纳米粒子的免疫磁分离食源性致病菌快速检测方法，通过分离捕获的免疫磁珠，使其转化为铁离子，提出铁离子与目标菌的相关性指标，通过检测铁离子来间接定量目标菌。不同的致病菌检出下限不同。 

该方法依赖于建立的可用于食品样品中有害致病菌特征性免疫磁珠富集、分离。采用偶联了特异性单克隆抗体的免疫磁珠，可以将样品中的特异性致病菌进行富集；通过设计双抗夹心分离捕获到目标菌的磁珠，再将磁珠硝化反应转化为三价铁离子和二价铁离子。采用邻二氮菲吸光光度法、硫氰酸钾比色法等可以检测出铁离子的量，从而可以算出磁珠的量，通过加标定量磁珠而在一定程度间接定量出目标菌的量。通过定量分析捕获目标菌的磁珠含量，从而可以间接定量出食品样品中的有害致病菌含量。检测出的致病菌含量与磁珠含量线性相关，拟合度较好。最终以免疫磁珠与致病菌间的对应关系为纽带，确定食品样本中的致病菌菌落数。 

本发明是这样实现的，步骤如下：

1）检测目标菌的特异性免疫磁珠的制备；

2）将目标菌特异性单克隆抗体固定在固相载体表面；

3）免疫磁珠富集目标菌株，并分离：将第1步制得的免疫磁珠加入待检样品，充分混合震荡，抓取目标菌后通过施加外加磁场，则磁珠就汇集到磁场一边，吸走上清液则可以分离出磁珠若待检样本中有目标菌，则被磁珠所富集，加少量无菌的去离子水则形成目标菌的磁珠悬浊液；

4）将富集的磁珠悬浊液加到第２步制作的固定了单克隆抗体的固相载体上，若存在目标菌则形成双抗夹心；用无菌的去离子水清洗，则没有抓取到目标菌的磁珠就被洗掉，若不存在目标菌，则所有磁珠都被洗掉；

5）之后，用洗脱剂将固定板上的双抗夹心的磁珠洗下来，用外加磁场分离磁珠的方法用无菌的去离子水清洗掉离子和溶剂，如果还存在磁珠就是抓到目标菌的磁珠；

6）加入硝酸和硫酸（王水）进行硝化反应，这部分磁珠如果存在，则被反应转化为三价铁离子和二价铁离子。所有食品标准，致病菌均不得检出，此时若检出了铁离子就间接检出了目标致病菌。将过量的酸中和后，采用邻二氮菲吸光光度法、硫氰酸钾比色法等可以检测出铁离子的量，从而可以算出磁珠的量，通过加标定量磁珠而在一定程度间接定量出目标菌的量。

所述纳米免疫磁珠核材Fe₂O₃材料，纳米粒径小于1000纳米。 

所述的目标菌的最终检出评价方法是基于是否检出铁离子及铁离子的浓度。 

本发明的有益效果：本发明提供一种客观的快速检测出食品中的有害致病菌的方法，其特征是通过检验铁离子间接检出目标致病菌。该方法可以客观有效地对食品中有害致病菌进行检测，相比于致病菌的生物培养确认，该方法具有快速检测的优势，可以用于大规模样本的快速筛选。一定程度上可以定量检测。

具体实施方式

实例1 

检验食品样本中测定其是否含有有害致病菌——李斯特菌。

1.免疫磁珠制备： 

γ- Fe₂O₃纳米粒子可以采用化学共沉淀法制备，也可采用其他方法制备。如将1mL稀释后的γ- Fe₂O₃与同体积0.1 mol/L 柠檬酸钠混合, 稀释到20mL, 搅拌下加入过量80 mmol/L NH₂OH HCl溶液后再滴加0.1% (重量比) HAuCl₄ 溶液2mL, 反应1 h 后经洗涤分离即得到γ- Fe₂O₃Au。

免疫γ- Fe₂O₃Au制备：γ- Fe₂O₃Au浓缩后加入过量的李斯特菌抗体, 孵育、洗涤后, 加过量的BSA封闭表面活性空位, 洗涤、重悬浮, 保存在4 ℃待用。也可采用以下方法：采用200微升2 mmol二硫基-琥珀酰亚胺-丙酸酯（DSP）对纳米金进行修饰（DMSO，二甲基亚砜稀释DSP）。加入李斯特菌单克隆单抗，即将单克隆抗体通过共价偶联法固定在Au上并37 ℃孵育45 min。加入1%牛血清蛋白（BSA），22℃，1小时，将板上剩余的活性位点进行封闭并干燥。 

2.单克隆抗体固定：可以采用常规的酶标板固定方法，也可以采用以下方法。用干净的盖玻片5×5mm²正方形，镀膜机先喷一层Cr (2–4 nm)用以帮助固定金。再用在表面溅射喷上一层纳米金，再采用200微升 2 mmol 二硫基-琥珀酰亚胺-丙酸酯（DSP）对纳米金进行修饰（DMSO，二甲基亚砜稀释DSP）。加入李斯特菌单克隆单抗，即将单克隆抗体通过共价偶联法固定在玻璃板上并37 ℃孵育45 min。加入1%牛血清蛋白（BSA），22℃，1小时，将板上剩余的活性位点进行封闭并干燥。

3.将食品样本进行预处理，必要时采用FDA增菌法，对样品进行过滤、增菌活化等预处理，得到待检样本。将第一步制得的免疫单克隆抗体磁珠加入后进行充分震荡数分钟。上磁力架分离磁珠，加少量无菌的去离子水得到磁珠的悬浊液。此时，如果待检样本中有目标李斯特菌，则通过免疫磁珠的特异性反应就达到了目标菌富集的目的。将此富集的磁珠悬浊液加到第2步所制备的单克隆抗体固定板上，则磁珠乳液中结合了李斯特菌的磁珠会进一步与固定板上的单克隆抗体发生特异性结合，形成双抗夹心结构。此时用无菌的去离子水清洗，就可以将没有结合李斯特菌的磁珠洗去。在固定板上剩下的就只有结合了李斯特菌的磁珠。

4.用洗脱液（甲醇等）将固定板上的结合了李斯特菌的磁珠洗脱下来。上磁力架，分离磁珠并清洗1-2次，将离子、溶剂洗去。加入硝酸和硫酸进行硝化反应，如果存在磁珠，则反应使之转化为三价铁离子和二价铁离子。所有食品标准，致病菌均不得检出，检出了铁离子就间接检出了目标致病菌。中和反应到PH值为中性，加入还原剂盐酸羟胺使三价铁离子全部转化为二价铁离子，采用邻二氮菲吸光光度法可以检测出铁离子的量，从而可以算出磁珠的量，通过加标定量磁珠而在一定程度间接定量出目标菌的量。 

具体实施方式

实例2

测定食品样品是否含有有害致病菌大肠杆菌O157：H7。

1.γ- Fe₂O₃纳米粒子可以采用化学共沉淀法制备，也可采用其他方法制备。如将1mL稀释后的γ- Fe₂O₃与同体积0.1 mol/L 柠檬酸钠混合, 稀释到20mL, 搅拌下加入过量80 mmol/L NH₂OHHCl溶液后再滴加0.1% (重量比) HAuCl₄ 溶液2mL, 反应1 h 后经洗涤分离即得到γ- Fe₂O₃Au。 

免疫γ- Fe₂O₃Au制备：γ- Fe₂O₃Au浓缩后加入过量的O157：H7抗体, 孵育、洗涤后, 加过量的BSA封闭表面活性空位, 洗涤、重悬浮, 保存在4 ℃待用。也可采用以下方法：采用200微升2 mmol二硫基-琥珀酰亚胺-丙酸酯（DSP）对纳米金进行修饰（DMSO，二甲基亚砜稀释DSP）。加入O157：H7单克隆单抗，即将单克隆抗体通过共价偶联法固定在Au上并37 ℃孵育45 min。加入1%牛血清蛋白（BSA），22℃，1小时，将板上剩余的活性位点进行封闭并干燥。 

2.单克隆抗体固定：可以采用常规的酶标板固定方法，也可以采用以下方法。用干净的盖玻片5×5mm²正方形，镀膜机先喷一层Cr (2–4 nm)用以帮助固定金。再用在表面溅射喷上一层纳米金，再采用200微升 2 mmol 二硫基-琥珀酰亚胺-丙酸酯（DSP）对纳米金进行修饰（DMSO，二甲基亚砜稀释DSP）。加入O157：H7单克隆抗体，即将单克隆抗体通过共价偶联法固定在玻璃板上并37 ℃孵育45 min。加入牛血清蛋白将板上剩余的活性位点进行封闭并干燥。

3.将食品样本进行预处理，对样品进行过滤、增菌活化等预处理，得到待检样本。将第一步制得的免疫单克隆抗体磁珠加入后进行充分震荡数分钟。上磁力架分离磁珠，加少量水得到磁珠的乳液。此时，如果待检样本中有目标大肠杆菌O157：H7，则通过免疫磁珠的特异性反应就达到了目标菌富集的目的。将此富集的磁珠悬浊液加到第2步所制备的单克隆抗体固定板上，则磁珠悬浊液中结合了大肠杆菌O157：H7的磁珠会进一步与固定板上的单克隆抗体发生特异性结合，形成双抗夹心结构。此时用无菌的去离子水清洗，就可以将未结合大肠杆菌O157：H7的磁珠洗去。在固定板上剩下的就只有结合了大肠杆菌O157：H7的磁珠。 

4.用洗脱液（甲醇等）将固定板上的结合了大肠杆菌O157：H7的磁珠洗脱下来。上磁力架，分离磁珠并清洗1-2次，将离子、溶剂洗去。加入硝酸和硫酸（王水）进行硝化反应，如果存在磁珠，则反应使之转化为三价铁离子和二价铁离子。所有食品标准，致病菌均不得检出，检出了铁离子就间接检出了目标致病菌。中和反应到PH值为中性，加入还原剂盐酸羟胺使三价铁离子全部转化为二价铁离子，采用邻二氮菲吸光光度法可以检测出铁离子的量，从而可以算出磁珠的量，通过加标定量磁珠而在一定程度间接定量出目标菌的量。 

Claims (4)

1.一种基于γ-Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法，其特征步骤如下：

1）检测目标菌的特异性免疫磁珠的制备；

2）将目标菌特异性单克隆抗体在固相载体上的固定；

3）免疫磁珠富集目标菌株，并分离：将第1步制得的免疫磁珠加入待检样品，充分混合震荡，抓取目标菌后通过施加外加磁场，则磁珠就汇集到磁场一边，吸走上清液则可以分离出磁珠，若待检样本中有目标菌，则被磁珠所富集，加少量无菌的去离子水则形成目标菌的磁珠悬浊液；

4）将富集的磁珠悬浊液加到第2）步固定了单克隆抗体的固相载体上，若存在目标菌则形成双抗夹心，用无菌的去离子水清洗，则没有抓取到目标菌的磁珠就被洗掉，若不存在目标菌，则所有磁珠都被洗掉；

5）之后，用洗脱剂将固相载体上的双抗夹心的磁珠洗下来，用外加磁场分离磁珠的方法用无菌的去离子水清洗掉离子和溶剂，如果还存在磁珠就是抓到目标菌的磁珠；

6）这部分磁珠，加入分析纯的王水进行硝化反应，使磁珠Fe₂O₃转变为三价铁离子和二价铁离子，中和过量酸后采用邻二氮菲吸光光度法或硫氰酸钾比色法可以检测出铁离子的量，从而可以算出磁珠的量，通过加标定量磁珠而在一定程度间接定量出目标菌的量。

2.根据权利要求1所述的基于γ-Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法，其特征是所述纳米材料为γ-Fe2O3Au材料，即以金为壳层材料的磁性核壳复合纳米粒子材料，γ晶形的纳米粒径小于1000纳米。

3.根据权利要求1所述的基于γ-Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法，其特征是所述的目标菌的最终检出评价方法是通过分析捕获目标菌的磁珠γ-Fe2O3Au的量，间接计算目标菌的量。

4.根据权利要求1所述的基于γ-Fe₂O₃Au纳米材料免疫磁分离的食源性致病菌快速检测方法，其特征是通过硝化反应，将捕获目标菌的磁珠转化成铁离子，通过检测出铁离子的量来定量磁珠量并间接定量目标菌。