2019年CAIA獎二等獎獲獎項目成果簡介：微生物致病菌捕獲分離用免疫磁珠制備新方法及其應用
完成單位：北京市理化分析測試中心，北京勤邦生物技術有限公司
完成人：杜美紅，萬宇平，楊寅，李靜雯，吳小勝，陳婷，李寶明，管笛，陳爾凝
成果簡介：
免疫磁珠因其特異性捕獲、快速分離目標物等特點在食品樣品前處理、檢測過程中具有巨大應用潛力，而空間位阻、捕獲效率、基質干擾等問題限制了其應用。針對上述問題，通過開展免疫磁珠表面抗體構象、功能基團、結合位點研究，建立F(ab’)抗體小分子片段非-NH2端定向固定高效免疫磁珠制備新方法，解決空間位阻效應，實現免疫磁珠表面抗體定向偶聯，將目標物捕獲效率提高20%以上；通過設計新穎的原位增菌與免疫磁分離技術（Immunomagnetic separation，IMS）結合策略，建立IMS高效前處理新技術，解決樣品基質干擾問題，突破了常規微生物致病菌增菌前處理時間長的瓶頸；基于此，建立了高效免疫磁珠的化學發光均相檢測體系、IMS+PCR技術、IMS+LAMP技術等快速檢測技術，包含樣品前處理在內對食品微生物致病菌檢測能夠在8 h內完成，檢測限達到100 CFU/25mL，高效免疫磁珠的應用實現了檢測的快速、高靈敏和自動化。上述技術和成果形成發明專利23項，形成標準35項，轉化產品39種，已在蒙牛、雙匯、思念等企業進行應用示范，產生直接經濟效益3793萬元。
創新點及科學價值：
（1）抗體F（ab’）片段自由鉸鏈區的巰基定向固定免疫磁珠，為微納磁珠表面抗體定向固定提供了新方法。與同類商品相比，捕獲效率提高20%以上。
（2）基于大體積體系下的原位增菌與免疫磁分離相結合策略構建樣品前處理技術，為微生物致病菌檢測食品樣品前處理提供了新思路。使得目標菌與食品基質中蛋白、脂肪顆粒、雜菌等諸多干擾因素分離，將常規增菌時間2 d縮短至5-7 h，目標菌獲得量達到103 CFU/mL以上，完全滿足各種致病菌快速檢測產品檢出限的要求。
（3）利用抗體活性結構域與抗體構象關系，磁珠表面抗體構象-功能模型構建。解決了化學發光體系中抗體非定向標記的問題，使得免疫磁珠表面抗體獲得最佳標記位點信息，由此而建立的高效免疫磁珠化學發光檢測體系對微生物致病菌能達到102 CFU/mL的靈敏檢測。
社會經濟效益：
（1）該成果形成的微生物致病菌捕獲分離用免疫磁珠系列產品：大腸埃希氏菌O157:H7、沙門氏菌、單細胞增生李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌五種典型致病菌檢測用免疫磁珠，成本低，附加值高，性能遠高于Dynabeads等國外同類產品。從2013-至今進行了推廣試運營，共完成免疫磁珠及附屬產品銷售額55萬余元，利潤21萬余元。
（2）該成果形成的食品安全檢測試劑盒，已在北京勤邦生物技術有限公司進行應用轉化，已建成生產線1條，年產值5000萬元，轉化產品已推廣應用于乳品、畜禽、水產等多個行業，近3年累計形成直接經濟效益3000余萬元。
（3）該成果形成的微生物用免疫磁珠分離試劑盒，與國內快速檢測產品（PCR試劑盒、LAMP試劑盒、RT-PCR試劑盒、ELISA試劑盒等）相整合，形成肉、蛋、奶、水產品、凍品、熟食等食品中沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌、大腸桿菌O157等致病菌的捕獲分離與快速檢測試劑盒，為食品安全有效監控產生巨大的社會效益。
應用前景：
（1）該成果的應用推動了免疫磁珠國產化進程，對打破國外商品在中國市場的壟斷局面進行了有益的探索。免疫磁珠市場潛力巨大，但是一直以來被國外商品（尤其是Dynabeads?產品）所壟斷，其價格高昂，很多國內用戶無法承受。本研究形成的免疫磁珠產品以進口商品一半的價格在中國人民解放軍軍事醫學科學院，中國科學院電子學研究所，南京大學，大連海事大學等一批高校、科研院所試驗應用，反饋良好。
（2）與傳統檢測方法相比，有效縮短了食品致病微生物的檢測時間，大大提高了檢測效率，有效降低了鮮活食品農產品由于檢測等待時間而造成的倉儲成本，對降低國內食品安全檢測市場的檢測成本，對我國食品安全有效監管具有重要的技術支撐作用。
（3）高效免疫磁珠的化學發光檢測產品和技術，具有靈敏度高、穩定性好、檢測速度快等優點，配套全自動化學發光免疫儀使用，可實現食品安全全自動、智能化檢測，提高了檢測效率，已在雙匯集團、蒙牛集團、六和集團、生鮮配送等食品龍頭企業應用。
