貝爾法斯特女王大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種極具創(chuàng)新性的新酶生物標(biāo)志物測試，它可以指示疾病和細(xì)菌污染，節(jié)省時(shí)間、金錢和可能的生命。
這項(xiàng)測試由皇后全球食品安全研究所的科學(xué)家開發(fā)，可以檢測人類、動物和食物中被稱為蛋白酶的疾病酶標(biāo)記。
蛋白酶對微生物生長非常重要，是許多疾病的原因。
糖尿病患者尿液或感染傷口中的蛋白酶水平可能高度升高。同樣，在奶牛中，牛奶中蛋白酶的增加可以揭示奶牛乳腺炎和其他疾病，如乳腺炎。在食品中，肉和乳制品中被污染的細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白酶會導(dǎo)致酸敗，降低保質(zhì)期和質(zhì)量。
目前的蛋白酶檢測方法成本高、耗時(shí)且不總是有效的。女王全球食品安全研究所的科學(xué)家開發(fā)了一種納米傳感器，可以檢測牛奶和尿液中敏感、快速和經(jīng)濟(jì)的蛋白酶。
克萊爾麥克維博士是女王的研究員，也是這項(xiàng)研究的合著者，他在主要期刊《納米研究》上發(fā)表了這項(xiàng)研究。他解釋說：“這種測試不僅生產(chǎn)成本低，而且可以在任何地方使用，不受實(shí)驗(yàn)室條件的限制。這是一種不用在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測試就能改變你生活的方法。除了具有成本效益，它還意味著更快的診斷速度。”
Queen研究人員設(shè)計(jì)的基于金納米粒子的納米傳感器通過可見的顏色變化反應(yīng)來指示蛋白酶何時(shí)存在。眾所周知，金納米粒子能夠加速被稱為四甲基聯(lián)苯胺(TMB)的化學(xué)物質(zhì)的氧化，并且可以通過亮藍(lán)色的形成看到。
當(dāng)酪蛋白(牛奶中存在的一種分子)被添加到金納米粒子中時(shí)，它會包圍納米粒子，作為保護(hù)性的表面屏障。當(dāng)引入TMB時(shí)，酪蛋白防止氧化反應(yīng)，這意味著沒有或只有輕微的顏色變化。
在蛋白酶的存在下，它們“吃掉”保護(hù)性的酪蛋白屏障，暴露出金納米粒子的表面。在這種情況下，當(dāng)加入TMB時(shí)，蛋白酶已經(jīng)去除了酪蛋白，這意味著氧化迅速發(fā)生，導(dǎo)致快速變色。
這項(xiàng)研究的首席學(xué)者曹聰博士說：“當(dāng)我們將TMB加入到酪蛋白包裹的金納米顆粒中時(shí)，我們幾乎可以立即確定溶液是否變藍(lán)或者蛋白酶是否存在。通常這種測試需要更長的時(shí)間?！?
用這種方法，蛋白酶可以在90分鐘內(nèi)檢測出來，而不需要復(fù)雜或昂貴的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。
此外，用于制造納米傳感器的“成分”容易獲得且成本低。金納米粒子可以大規(guī)模生產(chǎn)，幾乎沒有儲存要求的限制，使其耐用且便宜。
女王研究人員開發(fā)的方法已經(jīng)在牛奶和尿液上進(jìn)行了測試，但它也可以應(yīng)用于許多其他應(yīng)用。
曹博士解釋說：“通過在表面涂上酪蛋白以外的分子，有可能檢測出其他類型的酶生物標(biāo)志物。例如，用脂質(zhì)包裹納米顆?？梢詸z測脂肪酶，這有助于診斷胰腺炎等疾病。
“經(jīng)過這次檢測的全面驗(yàn)證，我們希望探索如何擴(kuò)大應(yīng)用范圍，檢測其他疾病或被污染的食品。這種新方法可以在護(hù)理點(diǎn)識別酶生物標(biāo)志物。它可以改變?nèi)绾螜z測和診斷酶生物標(biāo)志物的格局，不僅影響食品安全，也影響動物和人類酶相關(guān)疾病的診斷。這項(xiàng)測試的潛在范圍是巨大的。
全球食品安全研究所創(chuàng)始人、該研究的聯(lián)合研究員埃利奧特教授評論說：“快速診斷疾病或污染的能力會對如何應(yīng)對嚴(yán)重問題產(chǎn)生巨大影響。超低成本系統(tǒng)將有助于降低測試成本，并可能改變發(fā)展中國家的測試數(shù)量?！?
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