近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院油菜機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)與裝備團(tuán)隊(duì)廖慶喜教授、彭望副教授研究成果在期刊Food Chemistry上發(fā)表了題為“Polyethylene imine-modified photonic crystal microfluidic chip for highly sensitive detection of microbial spores”的研究論文。
在作物環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全領(lǐng)域，微生物孢子的快速準(zhǔn)確檢測(cè)一直是研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的生物控制劑檢測(cè)方法存在周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜、成本高以及靈敏度不足等問(wèn)題，這些問(wèn)題限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的效率和普及。因此，開(kāi)發(fā)一種新型、高效的微生物孢子檢測(cè)技術(shù)顯得尤為重要。
本研究提出了使用聚乙烯亞胺（PEI）修飾的光子晶體微流控芯片，用于高靈敏度檢測(cè)油菜微生物孢子。該芯片通過(guò)結(jié)合明膠分子，賦予光子晶體優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性和水溶液中的高穩(wěn)定性。光子晶體表面通過(guò)PEI賦予正電荷，增強(qiáng)了孢子的吸附能力。研究成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)盾殼霉孢子和淡紫紫孢菌孢子的高效富集，其決定系數(shù)分別為0.963和0.971，檢測(cè)范圍從102到106孢子/ml，且光子晶體表現(xiàn)出良好的重復(fù)使用性。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)病原微生物的快速、無(wú)損和高精度檢測(cè)。對(duì)于預(yù)防和控制由微生物孢子引起的疾病和污染具有重要意義。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院彭望副教授為論文的第一作者，2022級(jí)碩士研究生張遠(yuǎn)凱為學(xué)生第一作者，工學(xué)院廖慶喜教授為論文共同通訊作者，2022級(jí)碩士研究生易超為參與作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一完成單位。
【英文摘要】
To address the lengthy cycles, complex operations, high costs, and insufficient sensitivity of biomarker detection in traditional biological control agents, photonic crystal treated with PEI was developed for highly sensitive detection of Sclerotinia sclerotiorum microbial spores. By incorporating gelatin molecules, photonic crystal is endowed with excellent photothermal stability and high stability in aqueous solutions. The photonic crystal surface is conferred a positive charge by PEI, which can be used to enhance the adsorption of spores. Efficient enrichment of Sclerotinia sclerotiorum and Purpureocillium lilacinum spores is achieved, with coefficients of determination 0.963 and 0.971, respectively. The detection range is from 102 to 106 spores/ml, and the photonic crystal exhibited good reusability. The prepared photonic crystal enables rapid, non-destructive, and accurate quantitative detection of microbial spores.
日期：2024-08-06
在作物環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全領(lǐng)域，微生物孢子的快速準(zhǔn)確檢測(cè)一直是研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的生物控制劑檢測(cè)方法存在周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜、成本高以及靈敏度不足等問(wèn)題，這些問(wèn)題限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的效率和普及。因此，開(kāi)發(fā)一種新型、高效的微生物孢子檢測(cè)技術(shù)顯得尤為重要。
本研究提出了使用聚乙烯亞胺（PEI）修飾的光子晶體微流控芯片，用于高靈敏度檢測(cè)油菜微生物孢子。該芯片通過(guò)結(jié)合明膠分子，賦予光子晶體優(yōu)異的光熱穩(wěn)定性和水溶液中的高穩(wěn)定性。光子晶體表面通過(guò)PEI賦予正電荷，增強(qiáng)了孢子的吸附能力。研究成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)盾殼霉孢子和淡紫紫孢菌孢子的高效富集，其決定系數(shù)分別為0.963和0.971，檢測(cè)范圍從102到106孢子/ml，且光子晶體表現(xiàn)出良好的重復(fù)使用性。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)病原微生物的快速、無(wú)損和高精度檢測(cè)。對(duì)于預(yù)防和控制由微生物孢子引起的疾病和污染具有重要意義。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院彭望副教授為論文的第一作者，2022級(jí)碩士研究生張遠(yuǎn)凱為學(xué)生第一作者，工學(xué)院廖慶喜教授為論文共同通訊作者，2022級(jí)碩士研究生易超為參與作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一完成單位。
【英文摘要】
To address the lengthy cycles, complex operations, high costs, and insufficient sensitivity of biomarker detection in traditional biological control agents, photonic crystal treated with PEI was developed for highly sensitive detection of Sclerotinia sclerotiorum microbial spores. By incorporating gelatin molecules, photonic crystal is endowed with excellent photothermal stability and high stability in aqueous solutions. The photonic crystal surface is conferred a positive charge by PEI, which can be used to enhance the adsorption of spores. Efficient enrichment of Sclerotinia sclerotiorum and Purpureocillium lilacinum spores is achieved, with coefficients of determination 0.963 and 0.971, respectively. The detection range is from 102 to 106 spores/ml, and the photonic crystal exhibited good reusability. The prepared photonic crystal enables rapid, non-destructive, and accurate quantitative detection of microbial spores.
日期：2024-08-06
