近日，中國(guó)海洋大學(xué)教授毛相朝團(tuán)隊(duì)在生物傳感器研究領(lǐng)域取得重要?jiǎng)?chuàng)新成果，其提出的仿生策略構(gòu)建的納米酶聯(lián)合適配體生物傳感器，為海洋食品質(zhì)量檢測(cè)提供了全新解決方案。相關(guān)研究成果已正式發(fā)表于國(guó)際頂尖期刊《生物技術(shù)趨勢(shì)》(Trends In Biotechnology)，該期刊隸屬于工程技術(shù)大類，中科院分區(qū)為1區(qū)，影響因子達(dá)14.3，學(xué)術(shù)質(zhì)量與影響力備受認(rèn)可。
近年來(lái)，適配體傳感器作為生物傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，憑借適配體的特異性、可編程性等優(yōu)勢(shì)，在食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。適配體通過(guò)指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化(SELEX)獲得，可與酶催化反應(yīng)聯(lián)合構(gòu)建酶聯(lián)適配體傳感器，但當(dāng)前相關(guān)研究存在固有局限，且復(fù)雜食品基質(zhì)及實(shí)際檢測(cè)環(huán)境會(huì)干擾適配體與靶標(biāo)的結(jié)合及酶催化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用，這也是行業(yè)內(nèi)亟待解決的關(guān)鍵難題。
針對(duì)上述痛點(diǎn)，毛相朝團(tuán)隊(duì)從生命系統(tǒng)的進(jìn)化智慧中汲取靈感，創(chuàng)新性地提出一種基于免疫啟發(fā)的仿生策略。該策略模仿脊椎動(dòng)物免疫系統(tǒng)細(xì)胞中的V(D)J重組機(jī)制，通過(guò)單鏈拓?fù)渲貥?gòu)對(duì)適配體進(jìn)行工程化改造，大幅提升了適配體與靶標(biāo)的結(jié)合能力，結(jié)合親和力最高可提升133.3倍，從核心層面突破了傳統(tǒng)適配體性能的局限。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化傳感器結(jié)構(gòu)，利用適配體-靶標(biāo)結(jié)合機(jī)制觸發(fā)調(diào)控DNA納米球-Cu(II)復(fù)合納米酶的自組裝，有效解決了傳統(tǒng)酶催化信號(hào)易受復(fù)雜體系干擾的問(wèn)題，成功構(gòu)建出基于適配體特異性識(shí)別與納米酶催化信號(hào)放大的新型生物傳感器。該傳感器結(jié)合智能手機(jī)比色分析技術(shù)，憑借智能手機(jī)的便攜性與比色分析的高靈敏度優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)過(guò)程的便捷化與精準(zhǔn)化，可高效完成對(duì)蝦、蟹、貝類等海洋食品中抗生素殘留、生物毒素、重金屬離子等多種微量污染物的高通量篩查。
據(jù)悉，該傳感器具備高準(zhǔn)確度與pM級(jí)別的超低檢測(cè)限，其中對(duì)恩羅氟沙星、環(huán)丙沙星、奧卡達(dá)酸、鎘等污染物的檢測(cè)限分別低至342.1 pM、330.8 pM、116.3 pM、104.0 pM，檢測(cè)能力廣泛且精準(zhǔn)，能夠滿足當(dāng)前海洋食品質(zhì)量檢測(cè)的嚴(yán)苛需求，尤其契合歐盟等國(guó)際市場(chǎng)對(duì)水產(chǎn)品中污染物的嚴(yán)格限量要求。目前，該仿生生物傳感器平臺(tái)已達(dá)到6-7級(jí)的技術(shù)成熟度，在復(fù)雜食品樣本檢測(cè)中展現(xiàn)出強(qiáng)大的實(shí)用性。
該研究不僅為適配體的工程化設(shè)計(jì)、適配體與納米酶的聯(lián)動(dòng)機(jī)制建立提供了全新思路，也為開發(fā)適用于海洋食品及生物制品質(zhì)量檢測(cè)實(shí)際場(chǎng)景的穩(wěn)健型、仿生生物傳感器開辟了新途徑，對(duì)推動(dòng)生物傳感技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、保障食品安全具有重要意義。
資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
