2021年CAIA獎二等獎：基于磁電生物傳感的食品安全快速檢測新技術
完成單位：華中農業大學食品科學技術學院，浙江大學生物系統工程與食品科學學院
完成人：陳翊平，王知龍，鮮于運雷，董永貞
成果簡介：針對食品安全快速檢測中危害因子的有效分離及信號高效傳感這一關鍵問題，申報人團隊以復雜食品基質中農獸藥殘留、食源性致病菌等主要危害因子為研究對象，闡明了磁弛豫傳感新機理，提出了微球電阻定量新機制，研發了一步磁分離-磁弛豫傳感方法、零背景順磁離子磁弛豫傳感方法和微球電阻定量高通量分析技術及儀器。創新性成果如下：（1）基于磁顆粒的粒徑效應，闡明了納米磁顆粒濃度介導的磁弛豫傳感新機制，構建了磁分離-磁弛豫傳感方法，實現了磁分離和磁弛豫傳感結合，簡化了分析流程，方法靈敏度提高了2個數量級；（2）基于順磁離子價態與磁弛豫信號的相關性，揭示了順磁離子價態可控的磁弛豫傳感新機理，建立了磁分離-順磁離子磁傳感方法，提高了方法穩定性和適用性；（3）基于庫爾特電阻原理，研發了微球電阻計數高通量分析新方法，實現了食品中同類危害因子的同時檢測，并研制了配套的便攜式儀器。研究成果發表高質量論文13篇，申請發明專利8項，其中4項授權發明專利實現了350萬元的成果轉化。
創新點及科學價值：針對食品基質中危害物的有效分離及信號高效傳感這一制約食品安全快檢領域發展的瓶頸問題，開展了磁弛豫免疫傳感及微球電阻定量傳感技術研究和儀器開發等工作，取得了以下創新性成果：（1）基于納米磁顆粒的粒徑效應，闡明了磁顆粒濃度介導的磁弛豫傳感機制，實現了磁分離與磁弛豫傳感的結合，簡化了樣品前處理步驟，將傳統磁弛豫傳感方法的靈敏度提高了2個數量級。（2）解析了順磁離子孤對電子與磁弛豫效應的關系，揭示了順磁離子價態可控的磁弛豫傳感機理，提高了磁信號探針的穩定性，極大提高了磁弛豫傳感方法在復雜食品分析中的穩定性。（3）揭示了聚苯乙烯微球數量/粒徑和目標物含量的相關性，提出了小孔電阻微球計數傳感方法，建立了信號一步轉化傳感體系，實現了多殘留同時檢測，并研發了與方法配套的便攜式儀器。
社會經濟效益：項目成果轉化350萬元，上述研究成果在中國檢驗檢疫科學研究院、北京師范大學、北京勤邦生物技術有限公司等7家單位開展了應用示范，為保障我國食品安全提供了有力的技術支撐。
應用前景：相關成果可為保障農貿市場、大型超市及養殖場等場所的食品安全提供有力的工具，從源頭上消除食品安全隱患，在提高我國食品安全快速檢測水平、有效處理重大食品安全事件、維護社會穩定等方面具有重要意義；同時可在合理控制獸藥使用、保障健康養殖、促進環境保護等方面發揮重要作用。
