一种生物发光生物传感器,用于检测食物中的霉菌毒素

三维艺术渲染的纳米杆测定,本研究中使用的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。

最近的生物发光技术应用可以改变我们在未来测试霉菌毒素的方式。威斯康星大学 - 麦迪逊教授Jae-hyuk Yu博士,他的当时研究生Tawfiq Alsulami博士与Promega合作开发生物发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。

什么是mycotoxins?

霉菌毒素是由某些模具产生的有毒次生代谢物,并且通常在食品中发现。霉菌毒素的发生是普遍存在的世界,估计污染了约25%的全球粮食作物。它们是食品行业的主要问题,因为消耗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。“这是一个非常大的问题。我们从我当地的超市测试了一些样本,发现霉菌毒素,这意味着它到处都是普遍的,“山山博士说。到目前为止,已经确定了大约330个霉菌毒素,但只有6-7次经常污染人类食物。其中,玉米产物中最常见的霉菌毒素污染物,如谷物,是Fumonisin。Fumonisins可以对牲畜和其他动物产生严重的不利健康影响。

目前检测Fumonisin的方法

Fumonisins是独一无二的,它们是水溶性,特别难以检测。传统上,使用高效液相色谱(HPLC)或免疫测定来检测Fumonisins - 这两者都是繁琐且耗时的。为HPLC制备样品涉及提取和清理步骤。它还需要昂贵的设备和技术专业知识来运行样品。免疫测定比HPLC更简单,但它们通常具有过多的洗涤和孵育步骤,或者灵敏度低。

使用Nanobit.®检测霉菌毒素的技术

解决目前检测霉菌毒素的方法的问题,余博士和山楂博士与Promega科学家合作开发一种用于检测Fumonisin B1(最常见的Fumonisin)的生物传感器纳米牛®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。

生物传感器如何工作

它们开发的生物传感器称为Fnanobit,具有两个主要成分:1)LGBit标记的抗体,其与Fumonisin(Flgbit)和2)Smbit标记的Fumonisin B1(FSMbit)结合。当没有存在天然的Fumonisin B1时,抗体用作桥梁,以将SMIT和LGBET一起带来,产生发光信号。然而,当存在自然浮动素时,它与进一步的FSMbit,迫使SMBit和LGBit竞争,这减少了光信号。因此,低发光信号表示高型富隆B1浓度。

与Promega合作

发展生物传感器并不容易。幸运的是,他们接受了Promega研发科学家的持续支持,Nidhi Nath博士。他使用Nanobit®系统培训了Alsulami博士,甚至在他的研究生委员会上致力于他。“我很幸运能够了解Promega的人,”山山博士说。“他们教会了我如何使用该系统并为我们提供了这些材料。他们太好了。“该团队尝试了不同的方法来修改协议,直到他们取得了令人满意的结果。“这种方法证明是非常敏感的,非常准确,”俞博士说,“这是一个伟大的学术界合作。我们形成了一个伟大的团队。“

Nanobit®技术检测霉菌毒素的优点

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的成功打开了开发生物传感器的门,以检测其他霉菌毒素。“应用这种非常快速,易于使用Nanobit®技术的均匀免疫测定,为每一种霉菌毒素出来都会是理想的,”Yu博士说。现在在沙特阿拉伯国王沙特大学接受了一位教师职位的山博士将继续与Promega合作进一步发展这项技术,希望它可以广泛使用。

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的一位科学作家。她在贝勒医学院赢得了她的生物医学科学博士学位。在加入Promega之前,她是一名自由作家和全职妈妈五年。Johanna是来自台湾,她认为台湾食品是世界上最好的。她喜欢和她的两个孩子一起做瑜伽,旅行和花时间。

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