一种生物发光生物传感器,用于检测食物中的霉菌毒素

3D艺术渲染的NanoBiT分析,该系统用于检测食品中的霉菌毒素

食物污染是一个严重的全球健康问题。根据谁,估计6亿,在全球10人中近1人,吃了污染的食物后患病 - 420,000人死亡。为更有效的食物污染物进行开发新技术可以帮助减少该数量并改善公共卫生。

最近一项生物发光技术的应用可能会改变我们未来检测霉菌毒素的方式。Jae-Hyuk Yu博士,威斯康星大学麦迪逊分校的细菌学教授,和他当时的研究生Tawfiq Alsulami博士,与Promega合作开发了一种生物荧光生物传感器这使得能够简单快速地检测食品样品中的霉菌毒素。

真菌毒素是什么?

霉菌毒素是由某些霉菌产生的有毒次生代谢物,通常存在于食品中。霉菌毒素在世界各地普遍存在,估计污染了全球约25%的粮食作物。它们是食品行业的一个主要问题,因为食用霉菌毒素可能导致严重的健康风险,如急性中毒、癌症和免疫缺陷。“这真的是一个大问题。我们检测了当地超市的一些样本,发现了霉菌毒素,这意味着霉菌毒素真的到处都是,”奥苏拉米博士说。到目前为止,大约有330种霉菌毒素被鉴定出来,但只有6-7种经常污染人类食物。其中,玉米产品(如谷物)中最常见的霉菌毒素是伏马菌素。伏马菌素可对牲畜和其他动物产生严重的不良健康影响。

伏马菌素的检测方法

伏马菌素是独特的,因为它们是水溶性的,特别难以检测。传统上,伏马菌素的检测要么采用高效液相色谱法(HPLC),要么采用免疫分析法——这两种方法都是冗长而耗时的。为高效液相色谱准备样品包括提取和清除步骤。它还需要昂贵的设备和技术专长来运行样本。免疫分析法比高效液相色谱法简单,但清洗和孵育步骤多,灵敏度低。

使用NanoBiT®霉菌毒素检测技术

为了解决目前检测霉菌毒素的方法存在的问题,Yu博士和Alsulami博士与Promega科学家合作开发了一种用于检测伏马菌素B1(最常见的类型)的生物传感器NanoBiT®技术。在Nanobit®Protein互补系统中,将Nanoluc®Luciferase酶分成两个亚基:LGBit和SMBit。当两个亚基邻近时,它们重新形成荧光素酶并产生发光光。“我看到了纳米能的非常独特的力量。它提供了一个没有干扰的良好信号。南鼠已经在这么多领域用于到目前为止,因此将此应用于霉菌毒素测试似乎是一个非常好的主意,“余博士说。

生物传感器是如何工作的

他们开发的生物传感器,称为FNanoBiT,有两个主要组成部分:1)lgbit标记抗体结合伏马菌素(FLgBiT)和2)smbit标记的伏马菌素B1 (FSmBiT)。当没有天然的伏马菌素B1存在时,抗体作为桥梁将SmBiT和LgBiT连接在一起,产生发光信号。然而,当存在天然伏马菌素时,它会与FSmBiT竞争,迫使SmBiT和LgBiT进一步分离,从而降低光信号。因此,低荧光信号表明伏马菌素B1浓度较高。

与Promega合作

开发生物传感器并不容易。幸运的是,他们得到了Promega研发科学家Nidhi Nath博士的持续支持。他培训Alsulami博士使用NanoBiT®系统,甚至在他的研究生委员会任职。“我很幸运能认识Promega的人,”Alsulami博士说。“他们教我如何使用这个系统,并为我们提供了材料。他们太好了。”该团队尝试了不同的方法来修改方案,直到他们取得令人满意的结果。“这种方法被证明是非常灵敏和准确的,”于博士说,“这是一个伟大的学术和工业合作。我们组成了一个伟大的团队。”

NanoBiT®技术用于霉菌毒素检测的优势

使用Nanobit®技术进行这种生物传感器以检测霉菌毒素的许多优点。首先,协议简单快速。“这是同质的。你只是把所有东西混在一起,它会给你一个结果。所以犯错的可能性较少。而且它非常快,可靠,“俞博士说。从样品到结果的整个过程需要不到30分钟,比其他免疫测定速度快得多,这通常需要1-2小时。另一个优点是高灵敏度。Alsulami博士惊讶地发现Fnanobit测定可以以低至0.079ng / ml的浓度检测Fumonisin B1。“当我确定检测限并得到那个号码时,我真的很惊讶!” he says. This level of sensitivity cannot be achieved with existing immunoassays.

食品测试的未来

FNanoBiT的成功为开发用于检测其他霉菌毒素的生物传感器打开了大门。“使用NanoBiT®技术对每一种霉菌毒素进行快速、简便的同质免疫分析将是理想的方法,”余博士说。Alsulami博士现在接受了沙特阿拉伯国王大学的教员职位,他将继续与Promega合作进一步开发这项技术,希望它能够广泛应用。

与智能手机技术相结合的生物发光生物传感器可以彻底改变食品检测行业。在未来,我们可以使用只使用智能手机相机来检测由生物传感器生成的发光信号。发展更快,更方便的基础食物测试方法可能会拯救生命。需要更多的工作来成为现实,但在生物发光的帮助下,食物测试的未来看起来比以往更聪明。

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Johanna是Promega的科学作家。她在贝勒医学院获得生物医学博士学位。在加入Promega之前,她是一名自由撰稿人和全职妈妈,工作了五年。约翰娜来自台湾,她相信台湾菜是世界上最好的。她喜欢做瑜伽,旅行和花时间陪她的两个孩子。

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