近期,南京农业大学动物医学院刘斐教授团队研发出一种基于单分子技术的便携式荧光成像检测系统。该检测平台小巧精致,由内部电源供电,通过手机APP控制系统采集分析检测数据。检测系统成功实现了水中汞离子的快速检测,相关成果在国际著名期刊《生物传感与生物电子》上发表。

　　环境以及肉、奶、蛋等食品中重金属的快速、定量检测,是消费者极为关心的头等大事。重金属离子,如汞和铅等,是一种高毒性的可以在体内蓄积的环境污染物,即使在低浓度下,也会通过呼吸系统、消化道和皮肤,对神经系统、心脏、肾脏等许多器官造成严重损害。

　　“汞离子检测的经典方法包括电感耦合等离子体质谱法、冷蒸气原子荧光光谱法等,这些方法灵敏度高,选择性好,但仪器系统昂贵复杂,样品处理、检测时间过长,且需要专业的实验人员进行操作,不利于消费者日常使用。”刘斐教授告诉记者,团队开发的小型化单分子检测系统操作简单、成本低廉,能很好地克服以上问题。“首先基于配位化学,我们设计了一种高特异性、高灵敏度的荧光生物传感器,只需简单操作,即可实现在水溶液中捕获汞离子;之后利用手机APP控制小型化单分子荧光显微成像检测平台,实现对单个荧光信号的成像、定位与测量,从而实现单分子水平汞离子的精确检测。”

　　据了解,该小型化检测平台的汞离子浓度检出限可以达到1nm,低于中华人民共和国国家卫生健康委员会规定的自来水汞离子含量上限(5nm)。整个测量过程30分钟左右即可完成,可谓快速、简单、准确、定量。研发团队对来自31个省份的自来水样品进行了汞离子污染检测,结果表明,全部自来水样汞离子含量均符合国家标准。

　　值得注意的是,该小型化设备检测的精确度和灵敏度均处于国际领先水平。刘教授告诉记者,相较于传统检测系统,单分子检测可以对单个目标如单个细胞、单个细菌或是单个病毒等进行测量,从而具有灵敏度高和精确性好等优势,而小型化的单分子检测系统兼具有操作简单、成本低廉等优点,因此在现场检测领域具有广阔的应用前景。“例如,畜禽疫病的现场检测,有利于早期诊断,从而可实现早隔离、早治疗,防止疫病的爆发和流行,减少疫病危害,降低经济风险,保证肉、奶、蛋等产品的品质和安全。”

　　目前该检测系统已成功地在近千个临床样本中实现了多种重金属、抗生素残留、病毒核酸以及病毒蛋白的检测,灵敏度比传统方法高出1-3个数量级,摆脱了昂贵的检测设备和复杂的检测流程,有望在即时临检(Point of Care Testing)等场合中得到广泛应用。 记者 王甜