华中农业大学:研发便携式免疫传感器,用于识别猪流行性腹泻病毒

【华中农业大学:研发便携式免疫传感器,用于识别猪流行性腹泻病毒】

1.背景

该研究开发并验证了一种基于浮栅碳纳米管场效应晶体管(FG CNT-FET)的便携式免疫传感器,用于快速、灵敏、准确地识别PEDV


猪流行性腹泻(PED)是由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起的一种急性、高度传染性的猪肠道传染病,主要是在仔猪中引起水样腹泻、呕吐、脱水,甚至死亡。1977年在比利时首次发现PEDV,该病毒在2010年末在我国大肆流行,其发病率几乎为100%,死亡率更是高达50%~90%,这对我国的养猪业造成了灾难性的经济损失。因此,为了有效阻断PEDV的传播,预防重大疫情的发生,开发建立快速有效的检测方法至关重要。


2.研究内容

场效应晶体管(FET)是一种生物传感平台,具有出色的灵敏度、无标记和实时检测、低成本和易于集成等特点。目前,基于FET的生物传感器越来越多地应用于各种生物标志物的检测。在各种纳米材料中,碳纳米管(CNTs)是FET生物传感器的理想通道材料,因为它们具有超薄的厚度、优异的电性能和良好的生物相容性。在之前的研究中已经构建了一个即插即用的浮栅CNT场效应晶体管(FG CNT-FET)生物芯片,集成了一个智能便携式读取器。它与改良的CRISPR/Cas12a系统相结合,引入了G-三链结构报告基因,实现了对心肌肌钙蛋白I的超灵敏和即时检测,显示了良好的应用前景。在此基础上,本研究利用抗原抗体的高亲和力,制备并纯化了能够与PEDV-S蛋白特异性结合的单克隆抗体。然后,将抗体用FG CNT-FET芯片进一步功能化,制成用于检测PEDV病毒粒子的免疫传感器FG CNT-FET。


由于抗原-抗体的高亲和性和 FG CNT-FET 的高κ介电层工艺,所开发的生物传感器具有较高灵敏度和特异性。该免疫传感器能在1 min内完成检测,并准确区分PEDV和猪德尔塔冠状病毒(PDCoV),同时对PEDV-S蛋白及PEDV病毒粒子的检测阈值可分别低至8.1 fg/mL(重组PEDV-S蛋白)和100.14 TCID50/mL (PEDV病毒粒子),是迄今为止报道的PEDV抗原检测方法所能达到的最低值。此外,由于该传感器小巧便携,可作为现场部署的芯片读出器,以“sample in - answer out”的方式实现PEDV的快速有效检测,为进一步在农场大规模现场监测传染病提供了可能。

来源:传感器专家网

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