近日，華中農業大學工學院油菜機械化生產技術與裝備團隊廖慶喜教授、彭望副教授研究成果在期刊Food Chemistry上發表了題為“Polyethylene imine-modified photonic crystal microfluidic chip for highly sensitive detection of microbial spores”的研究論文。
在作物環境監測和食品安全領域，微生物孢子的快速準確檢測一直是研究的熱點。傳統的生物控制劑檢測方法存在周期長、操作復雜、成本高以及靈敏度不足等問題，這些問題限制了其在實際應用中的效率和普及。因此，開發一種新型、高效的微生物孢子檢測技術顯得尤為重要。
本研究提出了使用聚乙烯亞胺（PEI）修飾的光子晶體微流控芯片，用于高靈敏度檢測油菜微生物孢子。該芯片通過結合明膠分子，賦予光子晶體優異的光熱穩定性和水溶液中的高穩定性。光子晶體表面通過PEI賦予正電荷，增強了孢子的吸附能力。研究成功實現了對盾殼霉孢子和淡紫紫孢菌孢子的高效富集，其決定系數分別為0.963和0.971，檢測范圍從102到106孢子/ml，且光子晶體表現出良好的重復使用性。該技術能夠實現病原微生物的快速、無損和高精度檢測。對于預防和控制由微生物孢子引起的疾病和污染具有重要意義。
華中農業大學工學院彭望副教授為論文的第一作者，2022級碩士研究生張遠凱為學生第一作者，工學院廖慶喜教授為論文共同通訊作者，2022級碩士研究生易超為參與作者，華中農業大學為第一完成單位。
【英文摘要】
To address the lengthy cycles, complex operations, high costs, and insufficient sensitivity of biomarker detection in traditional biological control agents, photonic crystal treated with PEI was developed for highly sensitive detection of Sclerotinia sclerotiorum microbial spores. By incorporating gelatin molecules, photonic crystal is endowed with excellent photothermal stability and high stability in aqueous solutions. The photonic crystal surface is conferred a positive charge by PEI, which can be used to enhance the adsorption of spores. Efficient enrichment of Sclerotinia sclerotiorum and Purpureocillium lilacinum spores is achieved, with coefficients of determination 0.963 and 0.971, respectively. The detection range is from 102 to 106 spores/ml, and the photonic crystal exhibited good reusability. The prepared photonic crystal enables rapid, non-destructive, and accurate quantitative detection of microbial spores.
日期：2024-08-06
在作物環境監測和食品安全領域，微生物孢子的快速準確檢測一直是研究的熱點。傳統的生物控制劑檢測方法存在周期長、操作復雜、成本高以及靈敏度不足等問題，這些問題限制了其在實際應用中的效率和普及。因此，開發一種新型、高效的微生物孢子檢測技術顯得尤為重要。
本研究提出了使用聚乙烯亞胺（PEI）修飾的光子晶體微流控芯片，用于高靈敏度檢測油菜微生物孢子。該芯片通過結合明膠分子，賦予光子晶體優異的光熱穩定性和水溶液中的高穩定性。光子晶體表面通過PEI賦予正電荷，增強了孢子的吸附能力。研究成功實現了對盾殼霉孢子和淡紫紫孢菌孢子的高效富集，其決定系數分別為0.963和0.971，檢測范圍從102到106孢子/ml，且光子晶體表現出良好的重復使用性。該技術能夠實現病原微生物的快速、無損和高精度檢測。對于預防和控制由微生物孢子引起的疾病和污染具有重要意義。
華中農業大學工學院彭望副教授為論文的第一作者，2022級碩士研究生張遠凱為學生第一作者，工學院廖慶喜教授為論文共同通訊作者，2022級碩士研究生易超為參與作者，華中農業大學為第一完成單位。
【英文摘要】
To address the lengthy cycles, complex operations, high costs, and insufficient sensitivity of biomarker detection in traditional biological control agents, photonic crystal treated with PEI was developed for highly sensitive detection of Sclerotinia sclerotiorum microbial spores. By incorporating gelatin molecules, photonic crystal is endowed with excellent photothermal stability and high stability in aqueous solutions. The photonic crystal surface is conferred a positive charge by PEI, which can be used to enhance the adsorption of spores. Efficient enrichment of Sclerotinia sclerotiorum and Purpureocillium lilacinum spores is achieved, with coefficients of determination 0.963 and 0.971, respectively. The detection range is from 102 to 106 spores/ml, and the photonic crystal exhibited good reusability. The prepared photonic crystal enables rapid, non-destructive, and accurate quantitative detection of microbial spores.
日期：2024-08-06
