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| 中國海洋大學在食品生物傳感器開發(fā)研究領域取得新進展 |
| http://www.rumandrelaxation.com 2026年2月15日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國海洋大學食品科學與工程學院毛相朝教授團隊在Cell Press細胞出版社旗下Trends in Biotechnology（《生物技術趨勢》）發(fā)表題為“An Immune-inspired Intelligent Aptasensor with Broad Detection Capability”（一種具有廣泛檢測能力的免疫啟發(fā)式智能適配體傳感器）的研究論文。該研究借鑒生命系統(tǒng)的運作機制，提出了一種創(chuàng)新的仿生策略，對適配體進行工程化改造，組裝了由靶標結合觸發(fā)的高催化活性納米酶，構建出一種納米酶聯(lián)合適配體的生物傳感器，輔以智能手機數(shù)據(jù)傳導技術，可廣泛應用于海洋食品中多種靶標的快速、智能檢測，從而突破了酶聯(lián)適配體傳感器在食品分析檢測領域實際應用受限的瓶頸難題，推動了適配體識別、納米酶催化轉導技術的發(fā)展及其在食品生物傳感分析檢測領域的應用。
近年來，生物傳感器（Biosensors）在食品分析檢測領域展現(xiàn)出不可或缺的價值。其中，適配體傳感器（Aptasensors）備受關注，成為近年來的研究熱點。適配體通過指數(shù)富集配體系統(tǒng)進化（SELEX）獲得，具有特異性、可編程性等優(yōu)勢，可與酶催化反應聯(lián)合，構建酶聯(lián)適配體傳感器，應用前景廣闊。然而，相關研究集中于將適配體與新型材料結合以開發(fā)高靈敏度生物傳感器，多局限于材料層面的改進，使得傳感器性能存在固有局限；同時，復雜食品基質及實際檢測環(huán)境可能影響適配體與靶標的結合及酶催化反應的信號轉導，嚴重制約傳感器的實際應用。在如此嚴苛條件下，設計高親和力適配體探針、組裝抗干擾的酶催化材料是實現(xiàn)可靠分析檢測的關鍵。
針對上述問題，毛相朝教授團隊從生命系統(tǒng)的進化智慧中汲取靈感，創(chuàng)新性地提出一種基于免疫啟發(fā)的仿生策略。該策略模仿V(D)J重組機制，通過單鏈拓撲重構對適配體進行工程化改造（圖1A），使適配體與靶標的結合親和力最高可提升133.3倍。研究進一步利用適配體-靶標結合機制觸發(fā)調控DNA納米球-Cu(II) 復合納米酶的自組裝，有效地避免了傳統(tǒng)的酶催化信號易受復雜體系干擾的問題，構建了基于適配體特異性識別與納米酶催化信號放大的傳感器。結合智能手機比色分析技術，該傳感器可實現(xiàn)對蝦、蟹、貝類等海洋食品中抗生素殘留、生物毒素、重金屬離子等多種微量污染物的高通量篩查，具備高準確度與pM級別的超低檢測限，表現(xiàn)出廣泛的檢測能力（圖1B）。該研究為適配體的工程化設計、適配體與納米酶的聯(lián)動機制建立提供了新思路，也為開發(fā)適用于海洋食品及生物制品質量檢測實際場景的穩(wěn)健型、仿生生物傳感器開辟了新途徑。
圖1.免疫啟發(fā)的高親和力拓撲重構適配體設計及智能適配體傳感器構建示意圖。(A) 基于結構導向重組機制的適配體拓撲重構工程化策略。(B) 集成適配體特異性識別與DNA納米球-Cu(II) 復合納米酶催化信號放大機制的適配體傳感器設計。
中國海洋大學為該研究成果的第一完成單位，毛相朝教授與王賽教授為共同通訊作者，碩士研究生李楠為第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金杰出青年科學基金、國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金等項目資助，是團隊在海洋食品生物傳感器研發(fā)領域取得的又一重要進展。
文：閆偉
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779925005372
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