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目的:
通过对肠致病性大肠杆菌脂多糖特异性适配体的截短设计,初步研究适配体的序列、结构与功能之间的关系;并将截短后的肠致病性大肠杆菌脂多糖特异性适配体修饰于聚丁二炔纳米囊泡表面,从而构建一种可以快速比色检测肠致病性大肠杆菌的适配体生物传感器。
方法:
1.聚丁二炔纳米囊泡的制备与表征:以PCDA单体、DMPC和肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic Escherichia coil,EPEC)脂多糖(lipopolysacchafide,LPS)为膜材,采用探头超声法制备三种不同体系的聚丁二炔纳米囊泡,分别是纯PDA囊泡、PDA/DMPC混合磷脂囊泡以及PDA/DMPC/LPS混合磷脂囊泡。采用透射电镜负染技术,对这三种囊泡进行形貌表征;采用紫外-可见光吸收光谱技术,对这三种囊泡进行特征吸收峰表征;采用鲎试验,对LPS是否插入囊泡及插入方向进行验证。
2.肠致病性大肠杆菌脂多糖特异性适配体的截短设计与结合实验:对已有的肠致病性大肠杆菌脂多糖适配体序列进行截短设计,并将截短后的适配体通过酰胺化反应修饰到聚丁二炔纳米囊泡的表面,实现生物传感器的组装以及其对肠致病性大肠杆菌脂多糖的特异识别。采用ELISA方法和透射电镜负染技术等对适配体与脂多糖之间的特异性结合作用进行验证。
3.适配体.聚丁二炔纳米生物传感器的肠致病性大肠杆菌比色检测:利用适配体与肠致病性大肠杆菌之间的特异性结合以及结合后所引起的聚丁二炔纳米囊泡颜色变化和比色响应值(CR%)改变来定性或定量检测溶液中的肠致病性大肠杆菌。并通过透射电子显微镜和激光共聚焦显微镜对聚丁二炔纳米囊泡或适配体与肠致病性大肠杆菌之间的作用进行验证。
结果:
1.聚丁二炔纳米囊泡的制备与表征:经透射电镜表征证实,纯PDA体系、PDA/DMPC混合磷脂体系以及PDA/DMPC/LPS混合磷脂体系均能形成囊泡,直径30~100 nm左右;经254 nm紫外线照射,各种体系均从无色转变为蓝色;经鲎试验证实,PDA/DMPC/LPS混合磷脂囊泡的内毒素活性很低,说明绝大部分LPS成功插入囊泡且LPS的特异多糖部分分布在囊泡表面。
2.肠致病性大肠杆菌脂多糖特异性适配体的截短设计与结合实验:经紫外-可见光吸收光谱分析证实,成功将适配体修饰到聚丁二炔纳米囊泡表面,其修饰效率大于85%;经ELISA方法和透射电镜负染技术,以及脂多糖修饰聚丁二炔纳米囊泡引起的适配体-聚丁二炔纳米生物传感器明显颜色变化和CR%增大等多项证实,成功获得具有结合肠致病性大肠杆菌功能的适配体截短序列。
3.适配体-聚丁二炔纳米生物传感器的肠致病性大肠杆菌比色检测:成功构建一种可以快速比色检测肠致病性大肠杆菌的适配体生物传感器,并经透射电镜和激光共聚焦显微镜证实。其不需要特殊仪器,操作简便,检测时间短,仅需30 min;灵敏度较高,检出限为105CFU/mL,线性范围为105~108 CFU/mL;稳定性高,对106 CFU/mL菌液检测的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为6.08%;特异性强,对肠致病性大肠杆菌0111的检测的特异性为100%,不与伤寒沙门菌、鼠伤寒沙门菌、宋内氏志贺菌、福氏志贺菌等反应。
结论:
本研究成功获得具有结合肠致病性大肠杆菌功能的适配体截短序列,为进一步探索适配体的序列、结构与功能之间关系奠定基础;成功制备聚丁二炔纳米囊泡,并在其表面修饰肠致病性大肠杆菌特异适配体,构建肠致病性大肠杆菌适配体生物传感器,实现对肠致病性大肠杆菌的快速比色检测,具有操作简便、稳定性高、特异性强等优点,也为其他肠道病原菌的检测提供了宝贵的经验。