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我國科研團隊開發(fā)新型磁控閥門技術(shù) 提升食源性病原體檢測效率
2025年11月13日 15:13:48
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4433
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所成功研發(fā)出磁控調(diào)節(jié)閥（MRV）技術(shù)，攻克了離心微流控即時檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。該技術(shù)通過磁力與離心力的協(xié)同調(diào)控，實現(xiàn)了試劑的穩(wěn)定存儲與順序釋放，可對多種食源性病原體進行40分鐘內(nèi)的快速、靈敏檢測.
近日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所成功開發(fā)出一種磁控調(diào)節(jié)閥(MRV)技術(shù)，并將其整合到離心微流控芯片中，構(gòu)建了一套新型即時檢測（POCT）系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對多種食源性病原體的靈敏、快速、自動化檢測，為現(xiàn)場快速診斷提供了新工具。
食源性病原體污染是威脅公共衛(wèi)生安全的重要因素。傳統(tǒng)檢測方法流程繁瑣、耗時較長，難以滿足現(xiàn)場快速檢測的需求。基于離心微流控技術(shù)的POCT系統(tǒng)因其無需外部泵、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，被視為理想的現(xiàn)場檢測解決方案。然而，該系統(tǒng)核心組件——閥門技術(shù)的性能瓶頸制約了其實際應(yīng)用。目前廣泛使用的虹吸閥存在穩(wěn)定性不足、無法按需順序釋放試劑、制造精度要求高以及易導(dǎo)致試劑失控泄漏或交叉污染等問題。
為解決上述挑戰(zhàn)，研究團隊設(shè)計了一種用于離心微流控芯片的磁控調(diào)節(jié)閥。該MRV由固定磁鐵、可動磁鐵、帶中心孔的硅膠墊以及相應(yīng)的腔室和通道構(gòu)成。通過精確調(diào)節(jié)離心速度與磁鐵間距，即可實現(xiàn)對閥門開關(guān)的程序化控制。研究顯示，MRV能夠穩(wěn)定地預(yù)存儲試劑，并可實現(xiàn)試劑的順序釋放、維持反應(yīng)系統(tǒng)密閉以及動態(tài)氣壓平衡，有效規(guī)避了傳統(tǒng)虹吸閥的失控與污染風(fēng)險。
為驗證MRV性能，團隊進一步構(gòu)建了集成的離心微流控芯片。該芯片整合了基于硅膜的DNA提取、洗滌、洗脫以及熒光環(huán)介導(dǎo)等溫擴增檢測等多個步驟，并配套開發(fā)了便攜式檢測設(shè)備。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能在40分鐘內(nèi)，對雞肉樣本中低至10 CFU/mL的腸炎沙門氏菌、大腸桿菌O157:H7和金黃色葡萄球菌實現(xiàn)同步、高靈敏檢測。在對實際食品樣本的檢測中，該MRV LOAD POCT系統(tǒng)與傳統(tǒng)平板計數(shù)法的符合率達97.92%，平均回收率為103.44%，表現(xiàn)出良好的準(zhǔn)確性與可靠性。
該研究將磁控閥門技術(shù)與離心微流控POCT系統(tǒng)相結(jié)合，顯著提升了檢測過程的自動化程度和結(jié)果可靠性。研究團隊指出，該策略有望進一步擴展至CRISPR、免疫比濁、化學(xué)發(fā)光、生物傳感等新興檢測方法，推動下一代POCT平臺的發(fā)展。
相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《生物傳感器與生物電子學(xué)》。該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃等項目的支持。
素材來源：《Biosensors and Bioelectronics》
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