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氨基酸传感器研究获突破,低成本检测有望实现

2022-05-19 17:41 点击:

  养殖业中,禽畜健康状态对于预防疾病、保障产品的产出具有重要意义,而禽畜的营养对产品质量有着关键影响。一般禽畜养殖主要通过控制温度、湿度、通风条件等环境因素以及卫生条件实现健康养殖,通过饲料的调配改善禽畜的营养状况。但是要保证禽畜的营养和健康状态不能仅依靠养殖方式的管理和经验判断,还需要利用检测仪器进行分析。

  评估动物营养和健康状态的常用指标是游离氨基酸的浓度。游离氨基酸是指未结合在蛋白质分子中的氨基酸,主要由食物蛋白消化和机体蛋白质分解合成产生,部分氨基酸还可由机体合成。游离氨基酸是合成蛋白质、多肽以及其他其他含氮的生理活性物质的主要成分,对生物大分子的活性及其生理功能起着极为重要的作用。因此特定种类或者多种氨基酸浓度变化可以反映动物机体营养和健康状态。

  游离氨基酸的检测方法很多,如高效离子交换色谱法、气相色谱/质谱联用法(GC/MS)、液相色谱质谱联用(LC/MS)法、高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培法( HPAEC-IPAD)等。这些方法往往需要昂贵的仪器设备、复杂的样品衍生化处理流程以及熟练的操作人员,很难实现实时实地的动态监测。随着生物传感器的发展,针对氨基酸监测的生物传感器也开始进行研制,并且取得了一定成果。然而目前的氨基酸传感器仍然存在着存在稳定性不强和生物相容性问题待改善等问题。解决这些问题的可能方法是构建多肽适配体(肽适体)生物传感器。

  近日,中国科学院亚热带农业生态研究所农牧复合生态研究与畜禽健康养殖研究中心研发出一种新型氨基酸生物传感器,可以为开发基于肽适体的生物传感器提供基础。

  研究团队通过搜集猪、人、小鼠以及大鼠的氨基酸代谢相关蛋白29185条,形成氨基酸代谢相关蛋白库并获得对应八肽的肽库。进行初步筛选后,团队获得具有单一氨基酸特异结合性的八肽653条,平均每种氨基酸33条。随后,使用等温滴定量热仪对多肽与氨基酸模拟结合的效果进行验证,获得了具有特异性氨基酸识别能力的肽适体。使用通过验证的肽适体(以特异性识别精氨酸的肽适体为例)进行电化学阻抗型传感器的构建。监测结果显示,这种生物传感器对精氨酸浓度检测具有良好的效果。

  可植入式或可穿戴式氨基酸检测传感器不仅可用于动物,还可以用于人体健康状况的实时监测。虽然现阶段这一技术还未成熟,但随着研究的一次次突破,可以投入实用的氨基酸传感器不会太远。

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