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中国地质大学(北京)孙兵课题组利用光电化学免疫策略在禽白血病病毒的高灵敏检测方面取得新进展
at :2018/10/29 8:54:47    

近日,中国地质大学(北京)孙兵博士和山东农业大学艾仕云教授合作,在禽白血病病毒的高灵敏检测方面取得新进展,合作组通过构建双重信号增强的光电化学免疫传感器,实现了对J亚群禽白血病病毒快速、高灵敏、高选择性检测,相关成果发表在Biosensors and Bioelectronics (IF=8.173)上,原文题为“A dual signal-on photoelectrochemical immunosensor for sensitively detecting target avian viruses based on AuNPs/g-C3N4 coupling with CdTe quantum dots and in situ enzymatic generation of electron donor”。
 


 

J亚群禽白血病病毒(Avian leukosis virus subgroup J, ALV-J))是在家禽类群落之间横向感染、亲代之间纵向传播的一类高致病性禽病毒。该病毒源自于禽类的内源性病毒基因与其他亚种禽白血病病毒的重组,可以引起圈养肉用鸡髓细胞瘤的发生,从而使肉用鸡的体质下降和大概率死亡,导致严重的经济损失,成为家禽养殖业面临的一个严重问题。对于该病毒的及早诊断和应对处理可以有效地其发病率和传播率,从而成为该应对病毒的一种重要防治措施。发展快速高灵敏的分析检测方法不仅对于改善人类社会的医疗卫生健康水平发挥重大作用,同时对于抑制家禽类病毒的传播和疫情控制同样有着重要意义。

 

在本研究中,中国地质大学(北京)的孙兵博士和山东农业大学的艾仕云教授合作,基于纳米金修饰的石墨型氮化碳(g-C3N4)二维纳米片与CdTe量子点之间的能级匹配关系,构筑了具有优异的光电化学响应的信号产生体系(图1A)。同时结合量子点表面标记的碱性磷酸酶(ALP)原位催化溶液中的底物(抗坏血酸磷酸酯APP)产生电子供体(抗坏血酸AA),进一步显著地提高了光电流的强度,从而实现了双重信号增强的光电化学免疫传感器的构建(图1B)。应用该双重信号增强策略构建的新型光电化学免疫传感器可以实现对ALV-J的快速、高灵敏、高选择性检测(图1C)。该方法对ALV-J的检测线性范围为10^2.08至10^4.08 TCID50/mL,检测限低至85 TCID50/mL,对实际血清样品的检测具有很好的可行性和抗干扰性。本研究为禽白血病病毒及其他类型病毒的快速、高效检测提供了有益方法和新思路。

 

图1. (A) 双重信号增强光电化学免疫传感器的光电极结构、检测原理及信号变化示意图,(B) 双重信号增强策略的可行性分析,(C) 光电化学免疫传感器对不同浓度ALV-J检测的光电流信号变化。

 

该研究得到了国家自然科学基金和教育部中央高校基本业务费科研启动项目的资助。中国地质大学(北京)孙兵博士为论文的第一作者和通讯作者,山东农业大学艾仕云教授为论文的共同通讯作者。山东农业大学的董静副教授、山东师范大学的崔琳博士、中国地质大学(北京)的朱久娟刘煊赫博士和研究生冯甜甜也为该研究做出了重要贡献。

 

孙兵课题组的主要研究方向包括二维共价有机框架材料的设计合成和电子器件性能研究、光电化学生物传感器的构建及应用。基于合成具有光电化学性质的半导体材料,结合高效的生物识别单元,构建了高灵敏分析检测禽白血病病毒、植物调节剂、生物活性小分子等目标物的光电化学生物传感器。设计和发展先进的二维共价有机框架薄膜材料,探索其光电子学性质及在传感分析、有机光电子器件、电化学能源转化与存储等方面的应用。

 

个人学术主页:

1. ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5917-3094

2.Researchgate: http://www.researchgate.net/profile/Bing_Sun11

 

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