大肠杆菌O157：H7压电免疫传感器研究及表征

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1 引言

        大肠杆菌O157：H7是肠出血性大肠埃希氏菌(EHEC)的一个主要菌型，会产生很强的毒素，感染后可以导致婴幼儿腹泻、出血性结肠炎、溶血性尿毒综合症和血栓性血小板减少性紫癜甚至死亡。

        它是最危险的病原体之一，感染剂量非常低。自1982年美国首次发现该菌引起的食物中毒以来，EHECO157：H7疫情开始逐渐扩散和蔓延，相继在英国、加拿大、日本等多个国家引起腹泻暴发和流行。如何快速地检测出该菌是疫情控制的关键，目前的常规检测技术还不能很好地满足实际需要，因此研究快速准确的检测大肠杆菌O157：H7的新方法具有重要意义。

2 实验部分

        整套检测系统均由实验室自己搭建，其简单示意图见图1。在压电免疫传感器的制备中，利用巯基物质在金表面的自组装特性，在QCM电极表面形成稳定有序的 MHDA自组装膜；通过EDC／NHS的活化作用在电极表面形成活性酯中间体，使抗O157：H7的特异抗体能有效地固定到SAMs上；因抗原抗体的特异性结合，将样本中的目标菌O157：H7捕获到电极上，最后通过频差(△f)分析实现了对细菌的定量检测(试验流程见图2)。为了表征电极表面的修饰过程，一方面运用SEM对每步处理后的电极表面进行观察，直观地反映电极表面形态变化；另一方面利用循环CV来分析电极表面修饰程度以及修饰层的稳定性。最后，采用甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(pH=11)对免疫传感器的再生性进行了研究。

3 结果和讨论

        实验结果显示，压电免疫传感器制备和检测的各步均会引起相应的频率改变(图3)，系统的检测下限可达2.0×102CFU／mL，检测线性范围为2.0× 102～2.0×108CFU／mL，单个样本的检测时间只需1.5h。菌液浓度和频差(△f)关系如图4所示，二者关系呈类S型。SEM结果证实基于巯基自组装膜，抗体被有效固定，从而目标菌可以被成功捕获。CV结果显示，电极表面的修饰和大肠杆菌的固定确实影响了电子转移电阻，引起电流的改变(图5， 6)。

        在稳定性和再生性研究中发现，该压电免疫传感器经修饰后放置(4℃)一周内均可用于榆测；而检测后经甘氨酸-氢氧化钠缓冲液处理，尚可重复使用3次左右。由此可见，该检测系统的检测限较低、检测时间短；免疫传感器稳定性好，并有一定的再生性，因此未来有望将其集成为便携式检测装置用于实时检测，为准确、快速地检测病原微生物打下坚实基础。