基于微流控芯片的比色-荧光分析方法应用于食源性致病菌的多重检测

  世卫统计，全世界每年约发生6亿例食源性疾病，相关的死亡人数高达42万。食源性致病菌的及早检测，能够很大程度地保障公众身体健康，减少经济损失。然而，当前的常规检测方案，包括培养、生化和免疫学方法，检测周期都较长且需要相当多的劳动力投入，成本也较高。因而，发展一种快速、准确的食源性病原菌筛查检测方法对食品安全和疾病预防至关重要。环介导等温扩增(LAMP)是一种应用较为成熟的等温核酸扩增技术，将其集成至微流控芯片，已在食源性病原检测中获得了较为广泛的应用。不过，在食源性病原的多重检测中的应用还较少。基于此，Cao等人开发了一种简单、低成本、用户友好的微流控-LAMP技术应用于4种食源性致病菌的同时检测(图1)。

  图1 (A)微流控芯片的三维结构。(B)10个孔预装载的LAMP引物展示。(C)微流控芯片的工作流程。

  在研究内容上，作者首先展示了反应特异性，排除了芯片上的交叉污染情况(图2)。随后，利用四种细菌的质粒DNA和基因组DNA展示了芯片上的定量能力(图3-4)。与此同时，作者还利用HNB(比色)展示了方法的定性能力，扩增产物通过凝胶电泳进行佐证。文章的最后，作者构建了相应的模拟样本(包括牛奶、酸奶、苹果和猪肉)以表征方法的实际多重检测能力(图5)。

  总的来说，本文章在创新点和研究内容上都比较常规。利用微流控芯片的分区检测功能实现四种食源性病原的多重检测，并利用HNB指示试剂显示方法的简易定性能力。不过，尽管引入比色法，但是方法的定量能力仍然需要荧光监测，由此无法突出比色法的真正优势。我认为，此文章可以在比色定量能力上再下点功夫，避免荧光监测，真正挖掘出其POCT的应用潜力。

  图2 微流控芯片上的单重特异性表征。在芯片上的相应孔室中将相应LAMP引物冻干，随后引入单种细菌质粒DNA，沙门氏菌(A);金黄色葡萄球菌(B);大肠杆菌O157：H7(C)和志贺氏菌(D)。RFU：相对荧光强度。

  图3 4种细菌质粒DNA的检测限。TP：获得阳性信号的时间。

  图4 4种细菌基因组DNA的检测限。TP：获得阳性信号的时间。

  图5 微流控-LAMP技术应用于模拟样本中病原菌的多重检测。(A-B)沙门氏菌(ATCC 13076)和痢疾志贺氏菌(ATCC 13313)的二重扩增曲线和比色结果及其电泳分析。(C-D)沙门氏菌(ATCC 13076)、痢疾志贺氏菌(ATCC 13313)和大肠杆菌O157：H7的三重扩增曲线和比色结果及其电泳分析。

  文章链接：https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2021.108694