《光学学报》2017年第11期Highlight文章:用光学的手段,解决禽流感的问题

2017/12/08  阅读 362 次
          

用光学的手段,解决禽流感的问题

新城疫(NDV),是由新城疫毒株引起的鸡高度感染性疾病,是一种急性病毒性传染病,主要通过飞禽传播。NDV以其传播速度快、致死率高、接触传染性强等特点分布在世界各国,对禽类养殖业造成严重的经济损失。2013年6月,塞浦路斯暴发新城疫,8万只鸡被宰杀,遭受严重的经济损失。

近年来新城疫病毒检出率在0.5%~2%之间,如防控工作稍有松懈,将有局部点状散发引起大规模流行的可能。因此,各地畜牧兽医部门和规模化养禽企业都把禽新城疫作为重大动物疫病加以防控。
但是,目前,对NDV的主要检测技术主要有鸡胚分离方法、血凝-血凝抑制(HA-HI)试验、酶联免疫吸附试验(ELISA)和聚合酶链式反应(PCR)等。鸡胚分离法、ELISA等耗时较长、操作烦琐,不利于现场检疫或监测;HA-HI法受外界因素影响较大;PCR方法所需的设备昂贵,在临床检测方面受到了很大的限制。因此,研发一种快速检测新城疫病毒的新技术,以便对疫情进行现场及时诊断是目前养禽生产中急需解决的问题。

近日,重庆理工大学罗彬彬博士团队提出基于81°倾斜光纤光栅的NDV免疫传感器,利用金黄色葡萄球菌蛋白A修饰81°- TFG的表面,然后将自制的高纯度新城疫病毒单克隆抗体通过SPA分子固定于81°-TFG表面,从而制成对NDV的特异性检测传感器。该方法具有免标记、操作简便、快速检测等优点,为NDV的快速检测提供一定的参考。具体研究成果发表在《光学学报》第11期

该实验系统图如下所示,光纤光栅传感解调系统(MOI-SM125,波长精度±1pm)中集成有扫频率激光光源(1510nm~1590nm,1Hz)。宽带光从其中的一个通道(CH1)输出注入到单模光纤传输到光纤隔离器(Isolator),以避免背向散射光和反射光对光源稳定性的影响;然后连接到在线起偏器(Polarizer)和偏振控制器(PC),以产生和控制线偏振光工作在81°-TFG的TM模全激励的状态;81°-TFG传感器水平放置于生化反应器皿内,其另一端通过单模光纤连接到光纤光栅解调系统的另一个通道(CH2),解调后的光谱通过串口输入到计算机上实时显示。

实验系统图

当NDV溶液的浓度分别为0.1ng/ml和0.2ng/ml时,谐振光谱分别发生了~15pm和~45pm的红移(即,已超出光栅解调仪的波长检测误差范围,±5pm),据此,该免疫传感器的探测极限可估计为0.1ng/ml~0.2ng/ml之间。此外,当NDV溶液的浓度为1.0ng/ml和24ng/ml时,因此,该免疫传感器对NDV的检测饱和点为~1.0ng/ml。对图2(b)中0~1.0ng/ml的NDV浓度区域进行线性拟合,可得该浓度范围内传感器的灵敏度为~342pm/(ng/ml)、线性度R2为~0.982(见其中插图),表明该光栅免疫传感器在其检测范围内具有良好的线性度。

NDV检测光谱.jpg  

81°-TFG免疫传感器(a)测定不同浓度等级NDV溶液的光谱变化(0~24.0ng/ml);(b)对应的谐振波长变化。(插图:线性区拟合0~1.0ng/ml)

研究人员表示,后续着重研究将该免疫传感器与氧化石墨烯等二维材料相结合,利用氧化石墨烯的极大比表面积、生物分子亲和性等特性,为进一步提高该免疫传感器的灵敏度、检测范围等特性参数。

论文信息:罗彬彬,王玲玲,张中豪,蒋棚俊,徐杨非,石胜辉,邹雪,鲁姣,赵明富,刘永,吴胜昔. 基于81°倾斜光纤光栅的新城疫病毒免疫传感器[J].光学学报,2017,37(11):1106001.











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