近日，中國農大信息與電氣工程學院林建涵教授團隊在傳感器領域著名期刊《生物傳感器與生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）發表最新研究成果，題為「利用旋轉磁場實現細菌磁泳分離，促進沙門氏菌的比色生物傳感檢測」(Semi-circle magnetophoretic separation under rotated magnetic field for colorimetric biosensing of Salmonella )。該研究巧妙地結合電子工程、生物技術和納米材料等交叉學科知識，利用免疫磁泳分離和模擬酶催化等技術，突破了磁細菌和游離磁珠分離的難題，不僅極大節省了檢測成本，還顯著簡化了檢測過程。
由於食品背景複雜、致病菌數量少，因此致病菌分離已成為其快速靈敏檢測的重要步驟。雖然常規免疫磁分離技術利用免疫納米磁珠可以特異分離和高效富集目標細菌，但是由於游離磁珠和磁細菌無法分開，因此很難直接利用納米磁珠作為標記物進行細菌檢測，仍然需要採用酶標記或螢光標記等方法才能實現目標細菌的定量分析。針對磁細菌與游離磁珠分離問題，該研究提出了一種新型的微流控磁泳分離技術，實現了磁細菌與游離磁珠的流動分離，並結合比色生物傳感技術，實現了沙門氏菌的快速靈敏檢測。首先，將鉑納米顆粒修飾的免疫納米磁珠與細菌樣品混合形成磁細菌，並進行磁分離得到純化的游離磁珠與磁細菌的混合物。然後，將該混合物與鞘流（PBS）一起注入半圓形的磁泳分離通道，在旋轉磁場作用下，由於磁細菌與磁珠所受磁力存在差異，導致它們在通道內產生不同的偏移位置，從而實現了磁細菌與游離磁珠的連續流動分離。最後，將分離的磁細菌和游離磁珠分別回收，並作為納米酶對過氧化氫-四甲基聯苯胺底物進行催化，再通過比色分析，計算得到細菌數量。
中國農業大學是該研究工作的第一完成單位，美國阿肯色大學是合作完成單位，碩士研究生丁穎為第一作者，林建涵教授為通訊作者，該研究工作得到了國家自然科學基金（32071899）的資助。林建涵教授團隊一直致力於融合工程技術、生物技術和納米材料，研究開發新型的生物傳感器技術與裝備，為保障食品安全和動物防疫提供系統解決方案，近5年已在《生物傳感器與生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）、《ACS傳感器》（ACS Sensors）、《傳感器與執行器B：化學》（Sensors and Actuators B: Chemical）、《治療診斷學》（Theranostics）、《晶片實驗室》（Lab on a Chip）、《食品化學》（Food Chemistry）、《分析化學》（Analytical Chemistry）等不同學科頂級期刊發表六十餘篇研究論文。
論文連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566323001720
供稿：信息與電氣工程學院
供圖：信息與電氣工程學院
編輯：李楊
責編：孟祥慈