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用于裸眼检测牛奶中巴氏灭菌指标的一次性生物传感装置-
2021-03-11 [29743]
本文摘要:据麦姆斯咨询讲解,传统的基于实验室、面向协议的多步骤食品质量确保方法十分耗时,近期课题主要集中于在较慢、精确的现场质量检查。

据麦姆斯咨询讲解,传统的基于实验室、面向协议的多步骤食品质量确保方法十分耗时,近期课题主要集中于在较慢、精确的现场质量检查。用作确认食品质量的专用指标主要基于生物传感器系统。在这种情况下,液体食品更容易在商业化过程中产生微生物菌丛。因此,为确保消费者安全性,在出售或消费之前首先将优质液体食品与被毁坏的液体食品分离是至关重要的。

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牛奶因所含非常丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、必须维生素和矿物质(还包括钙、磷)等营养成分,沦为全球各种传统和现代食品的一部分。它也沦为商业活动的众多最重要自由选择。牛奶的新鲜程度是主要问题所在,由于挤奶后的某些微生物侵略造成酸味,并且有可能藏有病原菌,不仅不会减少牛奶的质量和口感,饮用后也不会减少食源性疾病的患病几率。

因此,在牛奶行业和家庭厨房,不会采行浸泡的方式除去不必须的微生物,这种方法在技术上被称作“巴氏消毒”。评估巴氏消毒准确性的检验试验之一是检测所包括的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,以下全称ALP)。全球早已研发了多种基于先进设备仪器的ALP检测,然而一般来说都必须多个步骤,无法通过搜集车站分析为现场所用。

因此,研发一款需要即时检测ALP的小型生物分析系统就显得最为急迫。据麦姆斯咨询报导,为了解决问题上述问题,来自印度阿萨姆邦印度理工学院古瓦哈托分校(IndianInstituteofTechnologyGuwahati)生物科学和生物工程系的博士生KuldeepMahato和他的导师PranjalChandra构成的二人组,研发了一款用作在小型环境中展开肉眼ALP检测的免疫系统生物传感器。本项研究中的ALP被视作牛奶质量的生物标志物,因为其变性点相似于牛奶中不存在的大多数病原性微生物菌丛的毁坏点。

生物传感器基于从纸冲孔机上取得的实验室纸盘废料研发而出。利用非常简单的化学修饰步骤研发生物传感器探针,然后相同对ALP有选择性的生物受体。

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生物传感器以自行报告模式(self-reportingmode)操作者,不必须任何额外的标记或标签来分解可测量信号。图1说明了生物传感器的配备、传感原理和研发原型。此外,生物传感器更容易处置,可在搜集/产于时交付给结果,并且可在短短几分钟内未曾加工的牛奶中区分出有巴氏消毒牛奶。

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生物传感器展现出了出众的分析性能,ALP的预估检测范围为10-1000U/mL,检测无限大为0.87U/mL,检测仅有须要13分钟,就能覆盖面积牛奶中长时间找到的ALP浓度范围。它也表明了对ALP分子的高选择性,使得即使不存在各种并存分子的情况下,检测结果也能确保精确和有效性。研发出来的生物传感器需要区分未加工的牛奶和巴氏消毒牛奶,在前一种情况下,ALP水平在生物传感器动态范围内,而在后一种情况下,ALP水平不会显得非常低且会被检测到。

图2(A)ALP捕捉生物传感器探针和传感原理;(B)肉眼定量检测,视觉颜色外观回应在检测范围内不存在ALP;(C)用于智能手机照相机捕捉经常出现的颜色,通过数字图像比色取得ALP水平的定量检测。基于已研发的传感机制,研究人员早已研发出有一款可用作重复使用现场评估检测牛奶中ALP水平的小型化样机。这款样机的制作非常简单,用于可生物降解的聚合物基底作为机械承托,将纸基材料作为检测区,将有可能会引发普遍的商业注目。

已完成有所不同部件的装配后,它显得更加便利,尺寸仅有为20.0x20.0x2.15mm(长x长x低),即使放到口袋中的钱包内也绰绰有余。通过融合其他信号缩放的策略,该团队正在希望充分发挥ALP检测套件的临时分析性能,从而在未来获取较佳的预估能力。

现有样机在实验室规模的预估成本不多达1.5美元,然而,作者预计单位成本在商业化大规模生产中还将有可能大幅度上升。除了ALP生物传感,该研究小组也在研发多种样机,用作检测各种和食品安全涉及且具备最重要临床意义的生物标志物。图3从左至右分别为:研发小型化ALP套件的PranjalChandra教授;检测前后;博士生KuldeepMahato。

上述研究成果在文章《Paper-basedminiaturizedimmunosensorfornakedeyeALPdetectionbasedondigitalimagecolorimetryintegratedwithsmartphone》中有所叙述,该论文近期被公开发表在《生物传感器与生物电子学》(BiosensorsandBioelectronics)杂志上。研究工作由来自印度理工学院古瓦哈托分校的KuldeepMahato和PranjalChandra联合进行。


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