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基于不同磁性梯度的荧光-磁性纳米探针快速分离和检测多种病原菌

近年来,由病原引发的各种感染性疾病如脑膜炎、肺炎等是人类健康和生命安全的严重威胁。病原菌来源的复杂性、多样性使病原菌的分离鉴定困难增加,不能及时有效提供治疗指导。常用的基于培养原理的病原菌分离鉴定法耗时、繁琐;而基于电泳、场流或荧光激活式分离原理的非培养分离策略又存在分离系统复杂、分辨率较低、需样量大等弊端,不利于及时有效提供诊疗指导。因此,发展同时或近同时快速分离和灵敏、特性地检测多目标菌的策略对感染性疾病的诊疗具有重要的基础研究价值和应用潜力。


近日,西南大学宋尔群教授(点击查看介绍)课题组发展了一种基于不同磁响应的荧光-磁性多功能纳米探针对复杂样本中多种病原菌进行快速分离与检测的多组分分析新策略。分离得到的靶标菌可直接进行药敏实验分析,有望为致病菌引起感染性疾病的诊治等临床研究提供技术支持。该工作首先基于金属配位原理层层自组装制备两种不同磁性梯度的荧光-磁性纳米复合物(W/S-FMNPs);随后以靶向目标菌的核酸适配体分子与不同磁响应的W/S-FMNPs进行偶联,从而构建分别具有Escherichia coli O157:H7(E. coli O157:H7)和Salmonella typhimurium (S. typhimurium)靶向的多功能纳米探针;最后基于该探针的磁性强弱(即磁吸附时间差异)和荧光信号进行复杂样本中多种致病菌E. coli O157:H7和S. typhimurium的快速分离与检测,并对人尿液样本中分离后的目标菌分别直接进行药敏试验。


研究表明,基于该功能探针的分析方法可在1小时内实现对E. coli O157:H7和S. typhimurium混合致病菌的快速分离与检测,其检测范围分别为40-108 cfu/mL和63-108 cfu/mL,检测限分别为16 cfu/mL和25 cfu/mL。该方法应用于实际样品(血清和尿液)中E. coli O157:H7和S. typhimurium同时检测时,均具有较高的回收率和较低的检测限。基于荧光-磁性探针分离出的人尿液样本中病原菌表现出与培养基中病原菌相似的药敏效果。因此,该方法在病原菌引起感染性疾病的诊断与治疗等临床应用方面具有潜在的重要价值。


这一研究成果近期发表在Analytical Chemistry 杂志上,文章的第一作者是西南大学的硕士研究生李林瑶,通讯作者为西南大学的宋尔群教授。研究工作得到国家自然科学基金委(21575118, 21622704)、中央高校基本科研业务费(XDJK2017A017,XDJK2018AA007)和北京分子科学国家实验室等的资助。


该论文作者为:Linyao Li, Qingjin Li, Ziyi Liao, Yan Sun, Quansheng Cheng, Yang Song, Erqun Song and Weihong Tan

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Magnetism-Resolved Separation and Fluorescence Quantification for Near-Simultaneous Detection of Multiple Pathogens

Anal. Chem., 2018, 90, 9621, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b02572


导师介绍

宋尔群

http://www.x-mol.com/university/faculty/49935


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