检测食源性致病菌的新方法——分离式阴极光电化学法（《分析测试学报》精选论文20190802）

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第8期精选论文之二: 分离式阴极光电化学检测致病菌的新方法研究

食源性疾病在发达国家和发展中国家均是一个广泛而日益严重的公共卫生问题。世界卫生组织(WHO)提供的数据表明, 全球每年有超过30 亿人次患食源性疾病，因此，WHO 将控制食品污染和食源性疾病列为重点战略工作领域。食源性致病菌的检测对控制食品污染和食源性疾病具有重要意义。在100多种已知的大肠杆菌中，大肠杆菌O157?H7（E. coli O157:H7）是一种可引起多种食源性疾病爆发的病原体，其感染剂量较低（约10个活细胞）。因此，E. coli O157:H7的高灵敏度、快速检测备受关注。

传统检测E. coli O157:H7的“金标准”是培养法，该方法需要经过分离培养、生化鉴定等步骤, 其过程较为繁琐、耗时，且需要具备较高的实验室标准，难以满足突发性食品安全公共事件中快速诊断的需要。非培养方法，如核酸的聚合酶链反应（PCR）具有快速、高灵敏和特异性的优势，但该方法需要昂贵的设备和熟练的技术人员，限制了其广泛应用。免疫学方法和分子生物学方法是近年来最常用的快速检测方法。此类方法操作简单、检测时间短，但存在灵敏度和检出率低等缺点。因此，继续探索和发展简便、快速、灵敏的食源性致病菌的检测方法仍然十分迫切。

江南大学化学与材料工程学院王光丽教授课题组开发了一种新型的分离式阴极光电化学检测E. coli O157:H7的新方法。作为一种新兴方法，光电化学分析法其具有以下优点：①相对于光学仪器，光电化学的测定装置更为简单、价廉和易于微型化；②其激发（光）和检测（电）信号的形式不同，有利于降低背景信号，达到很高的灵敏度；③光电化学传感器非常适于实时、高通量检测。本方法的检测原理如下：在微孔板中，利用抗菌肽识别目标物E. coli O157:H7形成夹心结构，以ZnS量子点为标记物通过HNO3溶解产生Zn2+，继而Zn2+与电极表面修饰的PbSe量子点发生离子交换反应，产生ZnSe/PbSe/ZnSe量子阱结构，使电极的阴极光电流得到极大提高（见下图）。该方法的生物反应与光电化学检测相分离，避免了生物分子固定在电极上而导致PEC信号传输的延误，因而具有较好的检测效果：对E. coli O157:H7的测定范围为10.0~5.0×106 CFU/mL，检出限为4.0 CFU/mL。该方法拓展了阴极光电化学在致病菌检测中的应用，有希望为食品安全、环境卫生等领域监测E. coli O157:H7提供一种快速高效的途径。

该研究获国家自然科学基金项目（21275065，21575052）支持。相关成果发表于《分析测试学报》2019年8期第897~904页。

doi: 10.3969/j.issn.1004-4957.2019.08.002

【引用本文】：杨高霞，董玉明，王光丽. 分离式阴极光电化学检测致病菌的新方法研究[J]. 分析测试学报，2019，38(8): 897 - 904.

【Cite this article】: YANG Gao-xia, DONG Yu-ming, WANG Guang-li. A Novel Split-type Cathodic Photoelectrochemical Method for Detection of Pathogenic Bacteria[J]. Journal of Instrumental Analysis, 2019, 38(8): 897 - 904.

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