Rubin 2021-03-30

时域核磁共振-磁纳米传感器快检技术

随着纳米技术的发展,生物功能化超顺磁性纳米颗粒(连接有不同生物分子,如核酸、小分子、多肽、抗体),在生物富集、识别等方面得到广泛的发展。生物功能化磁珠富集在生物大分子上,引起体系中横向弛豫时间(T2)的变化。采用低场核磁共振(LF-NMR)法可敏感地检测到这一变化。将两者结合可以构建一种新型的,具有极低检测限、特异性强、快速等特点的生物分子识别方法。目前,台式小核磁结合磁纳米开关这一技术已经应用于毒素、病毒、细菌等的检测中。

时域核磁共振-磁纳米传感器快检技术基本原理

磁纳米传感器探测机制的基本原理是基于选择性纳米颗粒与靶标相互作用时在分散和聚集状态之间切换的能力,状态转变伴随着溶液水质子的自旋-自旋弛豫时间(T2)的变化。通过台式小核磁可以敏感的捕获这一变化,从而实现对靶标的快速检测。

台式小核磁-磁纳米传感器快检技术

 

时域核磁共振-磁纳米传感器快检技术用于细菌检测案例

下图显示不加菌液的样品(对照组磁珠)和加入沙门氏菌的样品(磁珠+沙门氏菌)台式小核磁检测到的T2值差异,表明此方法可以用来对目标微生物进行检测。

台式小核磁-磁纳米传感器快检技术

为了研究不同细菌浓度对检测方法的影响和检测方法的灵敏度,以6种不同浓度的沙门氏菌作为检测对象,磁珠浓度固定为0.14mg/mL。结果如下图所示,当细菌浓度从100cfu/mL变化到10000cfu/mL,相应的ΔT2值从43变化到5。当阪崎肠杆菌浓度低至1cfu/mL时,ΔT2值仍然很高(ΔT2=34ms),说明了在菌浓度很低的情况下,仍能检测出目标菌,表明台式小核磁检测方法有很高灵敏度。

台式小核磁-磁纳米传感器快检技术

借助时域核磁共振低场核磁共振仪,结合纳米传感器,能快速检测出样本中的目标菌,由于免疫学特异性结合的特性,该方法对检测靶标物有极高的灵敏度与特异性。同时,试验所用的试剂简单、普遍,能应用于不透明、复杂的食品介质。

时域核磁共振-磁纳米传感器分析技术检测的分析物类别:

1、病毒[46]

2、小分子,肽[23,63,65]

3、DNA,mRNA[1,45,46,66,67]

4、过氧化物酶[48]

5、蛋白酶[45,47,68]

6、端粒酶[66]

7、甲基化酶[46]

8、激素[69,70]

9、离子[60,71,72]

10、细菌细胞[23,48]

11、蛋白质[23,45,49,61,69]

12、免疫球蛋白[19]

13、真核细胞[23]

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推荐仪器:核磁共振造影剂成像分析仪

【参考资料:[1]李先富, 陈艳, 张之韵,等. 食源性致病菌低场磁共振快速筛选检验方法[J]. 中国食品学报, 2013(03):171-175.】