段旭昌免疫磁珠分离技术(IMB)及在食品生产中的应用

1、 段旭昌段旭昌 副教授副教授 西北农林科技大学食品科学与工程学院西北农林科技大学食品科学与工程学院 2022 9 10 磁性微球磁性微球 磁性微球结构、分类及特点磁性微球结构、分类及特点 磁性微球的制备磁性微球的制备 磁性微球分离技术磁性微球分离技术 免疫磁株免疫磁株 免疫磁珠结构与性质免疫磁珠结构与性质 免疫磁株的特点免疫磁株的特点 免疫磁珠的分类免疫磁珠的分类 免疫磁珠的制备免疫磁珠的制备 免疫磁珠分离技术免疫磁珠分离技术 免疫磁珠技术的应用免疫磁珠技术的应用 免疫磁珠在食品安全检测中的应用免疫磁珠在食品安全检测中的应用 免疫磁珠与其它检测手段的联用免疫磁珠与其它检测手段的联用 免疫磁珠技

2、术在其他领域的应用免疫磁珠技术在其他领域的应用 免疫磁珠技术的优缺点及发展望免疫磁珠技术的优缺点及发展望 是通过一定方法将磁性无机粒子与有机高分子结合 形成的具有一定磁性及特殊结构的体积在几纳米到 几十微米之间的复合微球。 高分子磁性微球表面具有众多表面功能基 团，同时 具有磁响应性，在外加磁场作用下具有磁导向功能。 目前已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等领 域。 磁性核材料多为磁性核材料多为Fe、Co、 Pt 、Ni等金属及其氧化物。如等金属及其氧化物。如Fe3O4、- Fe2O3、 Me Fe2O3（Me= Co、Mn、Ni）、）、 BaFe12O19、铁钴合金（、铁钴合金（Fe-Co

3、和和Ni- Fe）。最常用的是）。最常用的是Fe、 Fe2O3、 Fe3O4。其中。其中Fe3O4 应用最多。应用最多。 构成磁性微球的高分子材料有天然高分子和合成高分子物质。天然高分子有明构成磁性微球的高分子材料有天然高分子和合成高分子物质。天然高分子有明 胶、球蛋白、牛血清白蛋白、聚赖氨酸、淀粉和多种聚糖如纤维素、葡聚糖、胶、球蛋白、牛血清白蛋白、聚赖氨酸、淀粉和多种聚糖如纤维素、葡聚糖、 琼脂糖、壳聚糖、果胶等。合成高分子材料有聚苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯琼脂糖、壳聚糖、果胶等。合成高分子材料有聚苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯 醇、聚丙烯酸（酯）及其共聚物、聚酰胺类、聚苯胺及硅烷等。这些材料

4、可单醇、聚丙烯酸（酯）及其共聚物、聚酰胺类、聚苯胺及硅烷等。这些材料可单 独用，也可复合使用。独用，也可复合使用。 磁性微球表面可根据需要赋予不同的功能基磁性微球表面可根据需要赋予不同的功能基 团团(如如OH、COOH、CHO、 NH2,SH、CONO2、CONH2、SO3H、SiH3、环氧基、环氧基、 CHCl等等)，使其表现具有疏水，使其表现具有疏水-亲水、非极性亲水、非极性-极性、带正电荷极性、带正电荷-带负电荷等不同带负电荷等不同 物理性质。同时具有磁响应性，在外磁场作用下具有磁导向性。物理性质。同时具有磁响应性，在外磁场作用下具有磁导向性。 导电聚合磁微球导电聚合磁微球 聚合磁微球聚

5、合磁微球 对磁性微球的要求：粒径均匀、大小合适、对磁性微球的要求：粒径均匀、大小合适、 比表面积大、吸附力强、具有强的超顺磁比表面积大、吸附力强、具有强的超顺磁 性、悬浮均匀稳定性好、不易聚集沉淀、性、悬浮均匀稳定性好、不易聚集沉淀、 表面具有多种活性基团、理化性质稳定、表面具有多种活性基团、理化性质稳定、 具有较好生物相容性、对细胞、机体、活具有较好生物相容性、对细胞、机体、活 性物质损伤小。性物质损伤小。 由于环氧基、氯甲基功能基团非常活跃，由于环氧基、氯甲基功能基团非常活跃， 不需连接其他活性基团即可与生物配基不需连接其他活性基团即可与生物配基 （如抗体、抗原等）偶联，及其他基团的（如抗

6、体、抗原等）偶联，及其他基团的 微型磁珠在生物学、医学方面应用较为广微型磁珠在生物学、医学方面应用较为广 泛。泛。 磁性微球制备方法：共沉淀法、悬浮聚合 法、乳液聚合法、分散聚合法、包埋法及 原子转移自由基聚合法等。 1.共沉淀法共沉淀法 金属离子在碱性条件下与高分子共沉淀，一步反应生成磁性高分子微球的方法。金属离子在碱性条件下与高分子共沉淀，一步反应生成磁性高分子微球的方法。 2Fe2Fe3+ 3+ Fe + Fe2+ 2+8OH +8OHFeFe3 3O O4 4+4H+4H2 2O O Pich Pich等先通过单体聚合反应得到等先通过单体聚合反应得到PS-AAEMPS-AAEM颗粒分散

7、剂，再把配制好的颗粒分散剂，再把配制好的Fe3+Fe3+、Fe2+Fe2+ 溶液加入聚苯乙烯（溶液加入聚苯乙烯（PSPS）- -乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯（乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯（AAEMAAEM）颗粒的分散剂中，）颗粒的分散剂中， 然后滴加然后滴加NHNH3 3HH2 2O O。FeFe3 3O O4 4 粒子在粒子在PS-AAEM PS-AAEM 表面沉积，制得表面沉积，制得PS-AAEMPS-AAEM为核心、为核心、 Fe3O4 Fe3O4 粒子为壳层的磁性微球。微球的磁性能通过改变粒子为壳层的磁性微球。微球的磁性能通过改变FeClFeCl2 2 和和FeClFeCl3 3 的浓度或改变

8、的浓度或改变 PS-AAEM PS-AAEM 核心的尺寸来控制。核心的尺寸来控制。Xia Xia 等把一定配比的等把一定配比的FeClFeCl2 2、FeClFeCl3 3 与葡聚糖（与葡聚糖（dextran dextran T-10T-10）共混，然后滴加）共混，然后滴加NHNH3 3HH2 2O O，在超声连续作用下水浴加热，制得以，在超声连续作用下水浴加热，制得以FeFe3 3O O4 4 为为 核、核、dextran dextran 为壳的磁性微球。杨玉东等把一定配比的为壳的磁性微球。杨玉东等把一定配比的FeClFeCl3 36H6H2 2O O、FeClFeCl2 26H6H2 2O

9、 O 与配体（如二亚乙基三胺五乙酸（与配体（如二亚乙基三胺五乙酸（DTPADTPA）或乙二氨四乙酸（）或乙二氨四乙酸（EDTAEDTA）等）组成的）等）组成的 混合液体加入到混合液体加入到7575的葡聚糖的葡聚糖T-10 T-10 溶液中，并快速滴加溶液中，并快速滴加NHNH3 3HH2 2O O，制备了葡聚糖，制备了葡聚糖 为壳、氧化铁为核的磁性微球。为壳、氧化铁为核的磁性微球。 异相聚合法包括分散聚合、乳液聚合、悬浮液聚合三种。该法是异相聚合法包括分散聚合、乳液聚合、悬浮液聚合三种。该法是 将磁性粒子用表面改性剂、偶联剂、引发剂等处理后分散到含有将磁性粒子用表面改性剂、偶联剂、引发剂等处理

10、后分散到含有 聚合物单体的溶剂中进行聚合反应。通常以磁性粒子为活性中心聚合物单体的溶剂中进行聚合反应。通常以磁性粒子为活性中心 进行单体聚合。进行单体聚合。 是将免疫学免疫学+ +细胞生物学细胞生物学+ +磁力学结合为一体，磁力学结合为一体，利用磁性微球表面功能基团 的专一亲和特性或多孔吸附特性吸附特定组分，然后用外力磁场作用将吸 附了特定物质的磁珠加以分离，再经过洗脱磁珠上吸附的目标物质的一种 新型分离技术，具有广泛的用途。 几种几种 DNA 分离方法的比较分离方法的比较 Comparation of several DNA extraction methods 方法方法 传统法传统法鳌合树

11、脂法鳌合树脂法玻璃粉法玻璃粉法磁珠法磁珠法免疫亲和法免疫亲和法 DNA 提取提取 酚酚 / 氯仿等氯仿等 溶剂抽提溶剂抽提 Chelex 100 树脂树脂 吸附吸附 玻璃粉吸附玻璃粉吸附 离心分离离心分离 磁珠吸附磁珠吸附 磁场分离磁场分离 抗原抗体反应抗原抗体反应 磁场分离磁场分离 适用范围适用范围 大多数标本大多数标本 DNA 提取纯化提取纯化 培养及培养及 各种临床标本各种临床标本 土壤标本土壤标本冰冻、陈旧组织冰冻、陈旧组织 冰冻、陈旧组织，冰冻、陈旧组织， 样本含量很少的标样本含量很少的标 本本 方法评价方法评价 DNA 纯度高、含纯度高、含 量多，但较费时，量多，但较费时， 步骤繁

12、琐，用有步骤繁琐，用有 机溶剂，有损操机溶剂，有损操 作者健康。作者健康。 可用于培养标本可用于培养标本 和各种临床标本和各种临床标本 细菌及部分病毒细菌及部分病毒 核酸的提取。核酸的提取。 方法简便，可用于方法简便，可用于 土壤中细菌芽孢土壤中细菌芽孢 DNA 的提取，不能的提取，不能 彻底除去彻底除去PCR抑制抑制 剂。剂。 简单、快速，整简单、快速，整 个过程不到个过程不到 2h ， 可获得较纯可获得较纯 DNA 。 适于少适于少 量样本。量样本。 DNA 纯度高，含量纯度高，含量 多，适于样本含量多，适于样本含量 少标本，单克隆抗少标本，单克隆抗 体的制备是关键。体的制备是关键。 9、

13、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。21.8.1321.8.13Friday, August 13, 2021 10、低头要有勇气，抬头要有低气。22:51:2222:51:2222:518/13/2021 10:51:22 PM 11、人总是珍惜为得到。21.8.1322:51:2222:51Aug-2113-Aug-21 12、人乱于心，不宽余请。22:51:2222:51:2222:51Friday, August 13, 2021 13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。21.8.1321.8.1322:51:2222:51:22August 13, 2021 14、抱最大的希望，作最

14、大的努力。2021年8月13日星期五下午10时51分22秒22:51:2221.8.13 15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2021年8月下午10时51分21.8.1322:51August 13, 2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年8月13日星期五22时51分22秒22:51:2213 August 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午10时51分22秒下午10时51分22:51:2221.8.13 免疫磁珠（免疫磁珠（IMBIMB）也称免疫磁性微球，）也称免疫磁性微球， 是在磁性微球表面偶联上免疫配基的一是在磁性微球表面偶联上免疫配基的一

15、种磁性微球，是将磁性微球技术和免疫种磁性微球，是将磁性微球技术和免疫 学相结合的特殊磁性微球。学相结合的特殊磁性微球。 免疫磁珠核心为顺磁性粒子，核心外层包免疫磁珠核心为顺磁性粒子，核心外层包 裹一层高分子材料，裹一层高分子材料， 最外层是免疫配基。最外层是免疫配基。 免疫配基免疫配基 免疫配基通过生物高分子的功能基团结合到磁性载体微球免疫配基通过生物高分子的功能基团结合到磁性载体微球 上形成免疫磁珠。由于载体微球制备材料和方法不同，其上形成免疫磁珠。由于载体微球制备材料和方法不同，其 表现出的物理性质也不同，表现出的物理性质也不同， 从而可结合不同的免疫配基，从而可结合不同的免疫配基， 如抗

16、原、抗体、凝集素、如抗原、抗体、凝集素、DNA 和和RNA 等。配基必须具有等。配基必须具有 生物专一性的特点，生物专一性的特点， 而且载体微球与配基结合要不影响或而且载体微球与配基结合要不影响或 改变配基原有的生物学特性，改变配基原有的生物学特性， 保证磁珠的特殊识别功能。保证磁珠的特殊识别功能。 具有均匀性、超顺磁性及保护性外壳，由磁性载体微球和免疫具有均匀性、超顺磁性及保护性外壳，由磁性载体微球和免疫 配基结合而成，表面具有专一亲和性和吸附作用。配基结合而成，表面具有专一亲和性和吸附作用。 免疫磁珠大小和形状具有均一性，免疫磁珠大小和形状具有均一性， 可使靶物质迅速有效地结合可使靶物质迅

17、速有效地结合 到磁珠上，可使新生成复合物在磁场中具有相同磁响应性，且到磁珠上，可使新生成复合物在磁场中具有相同磁响应性，且 行为一致。行为一致。 磁珠球形结构可消除与不规则形状粒子间的非特异性结合，顺磁珠球形结构可消除与不规则形状粒子间的非特异性结合，顺 磁性可使磁珠置于磁场时显示其磁性，并做定向移动，磁性可使磁珠置于磁场时显示其磁性，并做定向移动， 从磁场从磁场 移出时磁性消除，移出时磁性消除， 磁珠分散，磁珠分散， 可方便地进行分离和磁性导向。可方便地进行分离和磁性导向。 保护性壳可防止磁性内核漏出或被载液腐蚀；保护性壳可防止磁性内核漏出或被载液腐蚀； 免疫配基可专一性结合反应体系中相应的

18、抗原、抗体、核酸等免疫配基可专一性结合反应体系中相应的抗原、抗体、核酸等 生物活性物质。生物活性物质。 磁性微球与免疫配基结合牢固。磁性微球与免疫配基结合牢固。 不影响或改变免疫配基原有的生物特性和不影响或改变免疫配基原有的生物特性和 特异性。特异性。 免疫微球的识别专一性。免疫微球的识别专一性。 在磁场中具有顺磁性，离开磁场磁性消失，在磁场中具有顺磁性，离开磁场磁性消失， 易于分散易于分散。 由于聚苯乙烯磁性微球强度高、表面易进行化学维修饰，是由于聚苯乙烯磁性微球强度高、表面易进行化学维修饰，是 比较理性的制造免疫磁珠的材料。比较理性的制造免疫磁珠的材料。 根据磁珠在磁场中受力大小及磁珠体积

19、，分为小 磁珠和大磁珠。 大磁珠：1-5um，粒径较大、悬浮稳定性差、易 沉淀、比表面积小、吸附能力低、吸附活性配基 少、对细胞影响大，特别是阳性分选时需将磁珠 与细胞解离后方可进行下一步实验。但磁力强， 无需特殊分离柱即可实现样品分离，分离速度快、 过程简单、成本低。 小磁珠：50nm以下，粒径较小、悬浮稳定、比 表面积大、表面吸附活性配基多，只有细胞体积 的万分之一，对细胞表型和功能影响小，不影响 细胞的后续培养。但磁力弱，需特殊分离柱才能 实现样品分离，分离速度慢，成本高 免疫磁珠的制备是将磁性微球和抗体等配基结合而成。磁性 微球与抗体的连接方式有共价结合和吸附结合两种方式。 共价结合：

20、共价结合：依靠磁珠表面的活性基团如-CHO、-COOH等与 抗体Fab段上的-NH2共价反应和结合 吸附结合：吸附结合：依靠磁珠巨大的比表面与抗体见得非特异性吸附 而结合。 共价结合的牢固度远远大于吸附结合牢固度。共价结合的牢固度远远大于吸附结合牢固度。 制备方法：制备方法：先制备磁性微球，然后将磁性微球分散于抗体配 机溶液中使磁珠与抗体充分吸附结合，然后分离免疫磁珠分 散于缓冲溶液中可以使用。 免疫磁珠免疫磁珠( immunomagnetic bead, IMB)分离技分离技 术：术：是一种以特异的抗原抗体反应为基础的免疫 学磁性微球检测和分离技术。它是以抗体包被的 微球磁珠为载体，通过抗体

21、与反应介质中特异性 抗原结合，形成抗原抗体复合物，此复合物在 外加磁场作用下发生定向移动，从而达到分离抗 原的目的。 基本原理：磁性微球经过一定处理后基本原理：磁性微球经过一定处理后, ,将抗将抗 体结合到磁珠上体结合到磁珠上, ,形成免疫磁性微球（标记形成免疫磁性微球（标记 磁珠）磁珠）, ,标记磁珠的抗体与特异性抗原结合标记磁珠的抗体与特异性抗原结合 形成抗原形成抗原微球复合物微球复合物, ,该复合物在磁场中该复合物在磁场中 具有与其它组分不同的磁响应性具有与其它组分不同的磁响应性, ,在磁力作在磁力作 用下用下, ,该复合物发生力学移动该复合物发生力学移动, ,从而达到分离从而达到分离

22、抗原的目的。抗原的目的。 1 1 直接磁珠和直接标记法直接磁珠和直接标记法 通过物理吸附和共价键结合直接将特意性抗体与磁珠耦合，然后再与相应通过物理吸附和共价键结合直接将特意性抗体与磁珠耦合，然后再与相应 细胞结合，形成细胞细胞结合，形成细胞- -抗原抗原- -抗体抗体- -磁珠复合物，在外磁场下直接分离目的磁珠复合物，在外磁场下直接分离目的 细胞。快速、简单、特异性和细胞得率高，灵敏度低，需制备相应的偶细胞。快速、简单、特异性和细胞得率高，灵敏度低，需制备相应的偶 联抗体磁珠。联抗体磁珠。 2 2 简介磁珠和间接标记法简介磁珠和间接标记法 使用使用anti-lganti-lg等与磁珠偶联，通

23、过等与磁珠偶联，通过Anti-lgAnti-lg再使磁珠与二抗体偶联，分离细胞时，再使磁珠与二抗体偶联，分离细胞时， 先使细胞与一抗特异性结合，然后在与一抗标记磁珠结合，形成细胞先使细胞与一抗特异性结合，然后在与一抗标记磁珠结合，形成细胞-1 -1 抗抗-2 -2抗抗-anti-lg-anti-lg-磁珠复合体，在外磁场下分离目的细胞的方法。该法增加磁珠复合体，在外磁场下分离目的细胞的方法。该法增加 了细胞的洗涤步骤，特异性也会降低。该法一般用于没有直标磁珠抗了细胞的洗涤步骤，特异性也会降低。该法一般用于没有直标磁珠抗 体需用几种抗体去除多种细胞目的细胞上特异性抗原分子表达水平体需用几种抗体去

24、除多种细胞目的细胞上特异性抗原分子表达水平 低。低。 直标微珠直标微珠 多选微珠多选微珠 间标微珠间标微珠 阳性分选：阳性分选：运用特异性抗体偶联磁珠直接从细胞混合物中分离目的细胞的 分选方法称为positive selection. 阳性分选中磁珠标记的细胞即为目的细胞。 该法简单、快速、细胞得率和纯度较高。如采用anti-CD14磁珠分选CD14+ 巨噬细胞。 阴性分选：阴性分选：用抗体偶联磁珠去除无关细胞，使目的细胞得以纯化和分离的 分选方法称为negative selection.阴性分选中磁珠标记的细胞为非目的细胞。 如分离CD4+T细胞时，由于没有专用的CD4+T细胞分选磁珠，可通

25、过anti- CD8、 anti-B220、 anti-CD49b、 anti-CD11b、 anti-Ter119标记磁珠去除 CD8+T细胞、B细胞、NK细胞、DC细胞、巨噬细胞、粒细胞等，最终而 获得较纯的CD4+T细胞。因此阴性分选法适用于：从细胞混合物中去除 某种类型细胞。如肿瘤细胞。缺乏针对目的细胞筛选的特异性抗体磁珠 时。抗体和目的细胞结合可能诱导细胞活化，影响后续细胞功能分析时。 复合分选：复合分选：将阴性分选和阳性分选相结合的分选方法。当目的细胞含量特 别低，无法直接进行阳性分选时，可采用阴性分选发先出去其他杂细胞， 当目的细胞富集到一定程度时在采用阳性分选发筛选目的细胞。

26、1 1 过夜培养法：过夜培养法：常用方法。将结合磁珠细常用方法。将结合磁珠细 胞置于胞置于10%10%胎牛血清培养基中胎牛血清培养基中 375%CO375%CO2 2细胞培养箱中培养细胞培养箱中培养16-24h16-24h， 磁珠可从细胞上脱落，再通过磁场除去磁珠可从细胞上脱落，再通过磁场除去 游离磁珠，即可获得裸细胞。游离磁珠，即可获得裸细胞。 2 anti-Fab2 anti-Fab抗体法：抗体法：用用anti-Fabanti-Fab抗体与磁珠抗体与磁珠 偶联抗体竞争目的细胞，是磁珠与目的偶联抗体竞争目的细胞，是磁珠与目的 细胞解离，用磁场除去游离磁珠，即可细胞解离，用磁场除去游离磁珠，即

27、可 获得非标记细胞。获得非标记细胞。 3 3 酶解法：酶解法：通过木瓜蛋白酶和唾液蛋白酶通过木瓜蛋白酶和唾液蛋白酶 使磁珠与细胞解离，再通过磁场除去游使磁珠与细胞解离，再通过磁场除去游 离磁珠，获得裸细胞。离磁珠，获得裸细胞。 免疫磁珠分离装置由超强磁铁分离器和分免疫磁珠分离装置由超强磁铁分离器和分 离柱组成。磁铁和分离柱的型号多样，配合离柱组成。磁铁和分离柱的型号多样，配合 0.5ml0.5ml、1.5ml1.5ml微量离心管，微量离心管，15ml15ml及及50ml50ml离心离心 管或试管，和管或试管，和9696孔或孔或384384孔培养板中样品的孔培养板中样品的 分离分离 ，以满足不同

28、试验要求。，以满足不同试验要求。 分离抗原抗体分离抗原抗体 分离蛋白和多肽分离蛋白和多肽 分离多糖物质分离多糖物质 分离分离DNA和和RNA 分离细胞和病毒分离细胞和病毒 靶向释药系统的载运靶向释药系统的载运 食品有害微生物分析与检测食品有害微生物分析与检测 磁珠法分离抗体、抗磁珠法分离抗体、抗 原、蛋白、多肽、多原、蛋白、多肽、多 糖、糖、DNA、RNA操作操作 过程示意图过程示意图 MACS Vitalvirus HivMACS Vitalvirus Hiv分离试剂盒分离标记造分离试剂盒分离标记造 血细胞表面的血细胞表面的Hiv-1Hiv-1病毒病毒CD44HCD44H异型细胞异型细胞 免

29、疫磁珠标记细胞示意图免疫磁珠标记细胞示意图 免疫磁珠分离细胞及病毒示意图免疫磁珠分离细胞及病毒示意图 十二十二 免疫磁珠在食品安全检测中的应用免疫磁珠在食品安全检测中的应用 免疫磁珠对病毒细胞具有特异选择性，因此能免疫磁珠对病毒细胞具有特异选择性，因此能 用于食品有害微生物的检测。用于食品有害微生物的检测。 免疫磁珠技术与常规检验方法相比具有检测迅免疫磁珠技术与常规检验方法相比具有检测迅 速、有选择性分离目的微生物，有效减少背景速、有选择性分离目的微生物，有效减少背景 干扰，提高了精准性。同时还能捕获受损伤靶干扰，提高了精准性。同时还能捕获受损伤靶 细菌。目前，免疫磁珠技术已广泛用于食品样细菌

30、。目前，免疫磁珠技术已广泛用于食品样 品中致病微生物的检测。品中致病微生物的检测。 传统分离传统分离E.coli O157H7E.coli O157H7所采用的直接分离法存在着鉴别力差、所采用的直接分离法存在着鉴别力差、 抑制杂菌能力弱、耗时长、工作量大等缺点。抑制杂菌能力弱、耗时长、工作量大等缺点。 采用免疫磁珠技术，能够快速地从各种食品样品中分离富集采用免疫磁珠技术，能够快速地从各种食品样品中分离富集E.coli E.coli O157H7O157H7，满足流行病学的研究要求和提高控制力度。，满足流行病学的研究要求和提高控制力度。 现在这种免疫磁珠的方法已经被英国公共健康服务实验室认定现在

31、这种免疫磁珠的方法已经被英国公共健康服务实验室认定 为标准的分离方法，我国也已将免疫磁珠法对大肠杆菌为标准的分离方法，我国也已将免疫磁珠法对大肠杆菌O157O157的检的检 测纳入国家标准（测纳入国家标准（GB/T 4789.36-2022GB/T 4789.36-2022）和出入境检验检疫行业标）和出入境检验检疫行业标 准准(SN/T 1059.5-2022)(SN/T 1059.5-2022)。已有市售的专用免疫磁珠销售。已有市售的专用免疫磁珠销售。 检样检样 25g(mL)+225mL改良改良EC肉汤（肉汤（mEC+n），均质），均质225mL 免疫磁珠捕获免疫磁珠捕获 涂布涂布CT-S

32、MAC平板和改良平板和改良CHROMagar O157弧菌显色琼脂平板弧菌显色琼脂平板 挑取可疑菌落挑取可疑菌落5个个10个，氧化酶阴性，革兰氏阴性杆菌接种个，氧化酶阴性，革兰氏阴性杆菌接种TSI MUG-LST 阳性阳性 GB/T 4789.36-2022 GB/T 4789.36-2022 免疫磁珠捕获法检测免疫磁珠捕获法检测O157H7O157H7程序程序 阴性阴性 血清学试验血清学试验 非非O157细菌细菌 生化试验生化试验 报告报告 36 1oC18h24h 36 1oC 36 1oC18h24h 18h24h 1 1增菌增菌 2 2免疫磁珠捕获与分离免疫磁珠捕获与分离 1. 1.将

33、将EppendorffEppendorff管按样品和质控菌株进行编号，每个样品使用管按样品和质控菌株进行编号，每个样品使用1 1 支支EppendorffEppendorff管，然后插人到磁板架上。在漩涡混合器上轻轻管，然后插人到磁板架上。在漩涡混合器上轻轻 振荡振荡E. coli O157E. coli O157免疫磁珠溶液后，用开盖器打开每支免疫磁珠溶液后，用开盖器打开每支Eppendo Eppendo - rff- rff管的盖子，每管加人管的盖子，每管加人20 L E. coli 015720 L E. coli 0157免疫磁珠悬液。免疫磁珠悬液。 2. 2.取取mEC+nmEC+n

34、肉汤增菌培养物肉汤增菌培养物1 mL1 mL，加人到，加人到EppendorffEppendorff管中，盖管中，盖 上盖子，然后轻微振荡上盖子，然后轻微振荡10 s10 s。每个样品更换。每个样品更换1 1支加样吸头，质支加样吸头，质 控菌株必须与样品分开进行，避免交叉污染控菌株必须与样品分开进行，避免交叉污染。 具体操作具体操作 3. 3.结合结合: : 在在18183030环境中，将上述环境中，将上述EppendorffEppendorff管连同磁板架放在管连同磁板架放在Dynal Dynal MXlMXl样品混合器上转动或用手轻微转样品混合器上转动或用手轻微转10 min10 min，

35、使，使E. coli O157E. coli O157与免疫磁珠充与免疫磁珠充 分接触。分接触。 4. 4.捕获捕获: :将磁板插人到磁板架中浓缩磁珠。在将磁板插人到磁板架中浓缩磁珠。在3 min3 min内不断地倾斜磁板架，内不断地倾斜磁板架， 确保悬液中与盖子上的免疫磁珠全部被收集起来，此时，在确保悬液中与盖子上的免疫磁珠全部被收集起来，此时，在EppendorffEppendorff 管壁中间明显可见圆形或椭圆形棕色聚集物。管壁中间明显可见圆形或椭圆形棕色聚集物。 5. 5.吸取上清液吸取上清液: :取取1 1支无菌加长吸管，从免疫磁珠聚集物对侧深人液面，轻支无菌加长吸管，从免疫磁珠聚集

36、物对侧深人液面，轻 轻吸走上清液。当吸到液面通过免疫磁珠聚集物时，应放慢速度，以确轻吸走上清液。当吸到液面通过免疫磁珠聚集物时，应放慢速度，以确 保免疫磁珠不被吸走。如吸取的上清液内含有磁珠，则应将其放回到保免疫磁珠不被吸走。如吸取的上清液内含有磁珠，则应将其放回到 EppendorffEppendorff管中，并重复管中，并重复4 4步骤。每个样品换用步骤。每个样品换用1 1支无菌加长吸管。支无菌加长吸管。 6. 6.洗涤洗涤: :洗涤免疫磁珠混合物，重复上述步骤洗涤免疫磁珠混合物，重复上述步骤 4 6 4 6 和和4 5 4 5 。 7. 7.免疫磁珠悬浮免疫磁珠悬浮: :将免疫磁珠重新悬

37、浮在将免疫磁珠重新悬浮在100 L PBS-Tween 20100 L PBS-Tween 20洗洗 液中。液中。 8. 8.涂布平板涂布平板: :用漩涡混合器将免疫磁珠混匀，用加样器各取用漩涡混合器将免疫磁珠混匀，用加样器各取50 L50 L 免疫磁珠悬液分别转移至免疫磁珠悬液分别转移至CT-SMACCT-SMAC平板和改良平板和改良CHROMagar CHROMagar O157O157弧菌显色琼脂平板一侧，再用无菌涂布棒将免疫磁珠涂弧菌显色琼脂平板一侧，再用无菌涂布棒将免疫磁珠涂 布平板的一半，用接种环划线接种平板的另一半。待琼脂表布平板的一半，用接种环划线接种平板的另一半。待琼脂表 面

38、水分完全吸收后，翻转平板，于面水分完全吸收后，翻转平板，于3636士士1 01 0培养培养18 -24 h 18 -24 h 。 菌落识别菌落识别 在在CT-SMACCT-SMAC平板上，典型菌落为不发酵山梨醇的圆形、光滑、较小的无平板上，典型菌落为不发酵山梨醇的圆形、光滑、较小的无 色菌落，中心呈现较暗的灰褐色色菌落，中心呈现较暗的灰褐色; ;发酵山梨醇的菌落为红色发酵山梨醇的菌落为红色; ;在改在改 CHROMagarO157CHROMagarO157弧菌显色琼脂平板上为圆形、较小的菌落，中心呈淡紫弧菌显色琼脂平板上为圆形、较小的菌落，中心呈淡紫 色一紫红色，边缘无色或浅灰色。色一紫红色，

39、边缘无色或浅灰色。 初步生化试验初步生化试验: : 在在CT-SMACCT-SMAC和改良和改良CHROMagarO157CHROMagarO157弧菌显色琼脂平板上挑取弧菌显色琼脂平板上挑取5 5个个1010个个 典型或可疑菌落，分别接种典型或可疑菌落，分别接种TSITSI琼脂，同时接种琼脂，同时接种MUG-LSTMUG-LST肉汤，于肉汤，于3636士士 11培养培养18h24h18h24h。必要时进行氧化酶试验和革兰氏染色。在。必要时进行氧化酶试验和革兰氏染色。在TSITSI琼脂中，琼脂中， 典型菌株为斜面与底层均呈阳性反应呈黄色，产气或不产气，不产生硫化典型菌株为斜面与底层均呈阳性反应

40、呈黄色，产气或不产气，不产生硫化 氢氢(H2S)(H2S)。置。置MUG-LSTMUG-LST肉汤管于长波紫外灯下观察，无荧光产生者为阳性肉汤管于长波紫外灯下观察，无荧光产生者为阳性 结果，有荧光产生者为阴性结果结果，有荧光产生者为阴性结果; ;对分解乳糖且无荧光的菌株，在营养琼对分解乳糖且无荧光的菌株，在营养琼 脂平板上分纯，于脂平板上分纯，于3636士士11培养培养18h24h18h24h，并进行鉴定。，并进行鉴定。 FratamicoFratamico等将兔抗等将兔抗E.coli O157H7E.coli O157H7多克隆抗体连接到羊抗兔多克隆抗体连接到羊抗兔 IgGIgG包被的磁珠上

41、，从食物增菌培养液中分离包被的磁珠上，从食物增菌培养液中分离O157H7O157H7菌株，菌株， 再将带菌的磁珠接种到培养基上，加入荧光素标记的再将带菌的磁珠接种到培养基上，加入荧光素标记的 O157H7O157H7抗血清，在荧光显微镜下观察，此法敏感性为抗血清，在荧光显微镜下观察，此法敏感性为 10cfu/mL10cfu/mL增菌培养液。增菌培养液。 DecoryDecory等建立了免疫磁珠等建立了免疫磁珠- -免疫脂质体（免疫脂质体（IMB/ILIMB/IL）荧光试验方）荧光试验方 法，可在法，可在8h8h内快速检测出多种液态样品（水样、苹果汁、苹果内快速检测出多种液态样品（水样、苹果汁、

42、苹果 酒）中低至酒）中低至1cfu/mL1cfu/mL的的E. coli O157H7E. coli O157H7，而传统微生物学方法，而传统微生物学方法 不能从阴性样本中区分出不能从阴性样本中区分出E. coli O157H7E. coli O157H7感染样本。感染样本。 传统的单增李斯特菌检测方法检测周期长，约传统的单增李斯特菌检测方法检测周期长，约514d，步骤，步骤 繁琐且灵敏度低，而繁琐且灵敏度低，而IMB技术的优点在于在较低的菌液浓度技术的优点在于在较低的菌液浓度 时也可以通过免疫磁珠的富集作用进行检测，缩短了检测时时也可以通过免疫磁珠的富集作用进行检测，缩短了检测时 间并进一步

43、降低了单增李斯特菌的检测限。间并进一步降低了单增李斯特菌的检测限。 2022年，我国将免疫磁珠检测单核细胞增生李斯特菌的方法年，我国将免疫磁珠检测单核细胞增生李斯特菌的方法 纳入了出入境检验检疫行业标准中纳入了出入境检验检疫行业标准中(SN/T 0184.3-2022)。 检样检样25g(mL) 对对225mLFB1増菌液（増菌液（3030 士士1 ，24h24h士士1h1h） 1mL转种转种10mL FB2増菌液（増菌液（ 35 35 ，24h24h士士1h1h） 通过免疫磁珠捕获李斯特菌，然后再用灭菌缓冲液洗涤通过免疫磁珠捕获李斯特菌，然后再用灭菌缓冲液洗涤 用用0.1mL的灭菌缓冲液重新

44、制成悬液的灭菌缓冲液重新制成悬液 吸取吸取50uL免疫磁珠悬液划线于免疫磁珠悬液划线于CHROMagar 显色培养基，显色培养基， OXA/PALCAM琼脂平板（琼脂平板（35 +1 ,24h28h) 各挑选各挑选5个典型菌落个典型菌落 接种于接种于TSA-YE琼脂平板，纯培养琼脂平板，纯培养 鉴定和确认试验鉴定和确认试验 单增李斯特菌的检测程序与方法单增李斯特菌的检测程序与方法 1 1样品制备样品制备 2 2增菌增菌 3 3免疫磁珠分离免疫磁珠分离(IMS(IMS） 1) 1)免疫捕获免疫捕获 混增菌培养液混增菌培养液. .沉淀所有的粗糙食物残渣沉淀所有的粗糙食物残渣. .从增菌培养液中移取

45、从增菌培养液中移取1mL1mL上层液体上层液体 ( (要尽可能避免移取到食物颗粒和脂肪颗粒要尽可能避免移取到食物颗粒和脂肪颗粒) )加人加人EppendorfEppendorf管中管中. .加加20L20L准备准备 好的免疫磁珠。在旋涡混合器上混合该悬液好的免疫磁珠。在旋涡混合器上混合该悬液。 2 2）分离）分离 将将EppendorfEppendorf管固定在磁架的管孔中。管固定在磁架的管孔中。1801800 0轻缓摆动磁架轻缓摆动磁架5 5次次-6-6次次, ,使免疫磁使免疫磁 珠聚集到磁极。小心地打开磁架上的珠聚集到磁极。小心地打开磁架上的EppendorfEppendorf管管盖管管盖

46、, ,从磁极对面一侧慢从磁极对面一侧慢 慢吸出液体，注意不要接触管壁上的磁珠。每一个样品换一次枪头慢吸出液体，注意不要接触管壁上的磁珠。每一个样品换一次枪头; ;加加1mI1mI 灭菌的灭菌的PBSPBS，并重新盖好盖子，并重新盖好盖子. .将磁极从支架上移走，将磁极从支架上移走，1801800 0轻缓摆动磁架轻缓摆动磁架5 5次次 一一6 6次次, ,使管内各成分混合使管内各成分混合, ,后重新将磁极放回到支架上。重复该清洗步骤几后重新将磁极放回到支架上。重复该清洗步骤几 次。将离心管从磁性分离器上移开次。将离心管从磁性分离器上移开. .并加并加100L100L灭菌的灭菌的PBSPBS到管中

47、，重悬磁到管中，重悬磁 珠。如实验室没有磁性分离器，可以用手摇代替珠。如实验室没有磁性分离器，可以用手摇代替. . 4. 4.分离培养分离培养 1 1）分离培养）分离培养 吸取吸取50L50L免疫磁珠悬液免疫磁珠悬液. .加到显色培养基及任一选择性培养基加到显色培养基及任一选择性培养基OXAOXA、 PALCAMPALCAM琼脂平板上琼脂平板上. .用无菌接种环划线用无菌接种环划线.35.35士士11培养培养22h-48h22h-48h。 2 2）筛选）筛选 李斯特氏菌在李斯特氏菌在CHROMagarCHROMagar显色培养基上菌落为蓝色显色培养基上菌落为蓝色. .且在其周围形成一且在其周围

48、形成一 个晕环。李斯特氏菌在个晕环。李斯特氏菌在OXAOXA琼脂平板上生长琼脂平板上生长22h22h后菌落呈现黑色后菌落呈现黑色. .直径为直径为 1mm.1mm.在其周围形成一个黑色环。培养在其周围形成一个黑色环。培养48h48h，菌落仍呈黑色，菌落仍呈黑色. .直径直径2mm-2mm- 3mm.3mm.除在菌落周围有一环外除在菌落周围有一环外. .在菌落中心部位的深层也形成黑点。李斯特在菌落中心部位的深层也形成黑点。李斯特 氏菌在氏菌在PALCAMPALCAM琼脂平板上与在琼脂平板上与在()XA()XA琼脂平板上菌落相似。在琼脂平板上菌落相似。在 CHROMagarCHROMagar显色培

49、养基及显色培养基及OXAOXA或或PALCAMPALCAM琼脂平板上挑取琼脂平板上挑取5 5个或更多可个或更多可 疑菌落疑菌落. .接种于接种于TSA-YETSA-YE琼脂平板上琼脂平板上. .纯培养后进鉴定。纯培养后进鉴定。 5. 5.鉴定和确认鉴定和确认 SkjerveSkjerve等通过包被单克隆抗体的磁珠从不同食物样品中分等通过包被单克隆抗体的磁珠从不同食物样品中分 离李斯特菌，采用将磁珠接种到琼脂平板培养的方法进离李斯特菌，采用将磁珠接种到琼脂平板培养的方法进 行菌株鉴定，此法的敏感性为行菌株鉴定，此法的敏感性为102102104cfu/mL104cfu/mL样品。样品。 Hudso

50、nHudson等研究表明，将免疫磁珠技术与等研究表明，将免疫磁珠技术与PCRPCR结合，结合，24h24h内内 即可检出火腿中的单增李斯特菌。即可检出火腿中的单增李斯特菌。 Notzon等用等用IMB-荧光荧光PCR检测肉类中的沙门氏菌，实验包括检测肉类中的沙门氏菌，实验包括 非选择性增菌、免疫磁珠分离、非选择性增菌、免疫磁珠分离、DNA提取及提取及PCR扩增，扩增，12 13h即可完成检测过程，即可完成检测过程，IMB-荧光荧光PCR在检测自然感染肉类和在检测自然感染肉类和 人工感染肉类都具有较高的敏感性和特异性。人工感染肉类都具有较高的敏感性和特异性。 Blackburn 等将用生物素标记

51、的抗沙门菌多价多克隆抗体连等将用生物素标记的抗沙门菌多价多克隆抗体连 接到链霉亲和素包被的磁珠上，以此试剂检测从不同食物中提接到链霉亲和素包被的磁珠上，以此试剂检测从不同食物中提 取的活沙门菌。此法的敏感性可达取的活沙门菌。此法的敏感性可达105cfu/g 食物，总的检测食物，总的检测 时间从时间从5d减少至减少至12d。 适用于各类食品基质中的沙门氏菌的快速检测，能快速有适用于各类食品基质中的沙门氏菌的快速检测，能快速有 效富集食品基质中的目标病原菌，且有良好的灵敏度和特效富集食品基质中的目标病原菌，且有良好的灵敏度和特 异性，检测限可达到异性，检测限可达到110cfu/25g; 在检测时间

52、方面可将常规检测方法中的在检测时间方面可将常规检测方法中的72小时检测周期缩小时检测周期缩 短至短至40小时，而且能有效减轻过程交叉污染小时，而且能有效减轻过程交叉污染; 筛选结果既可以与常规的细菌生化和血清学联用，也可以筛选结果既可以与常规的细菌生化和血清学联用，也可以 和显色培养基、荧光和显色培养基、荧光PCR以及微生物全自动鉴定仪器等方以及微生物全自动鉴定仪器等方 法联用，为食源性致病菌检测和鉴定提供有效快速筛选技法联用，为食源性致病菌检测和鉴定提供有效快速筛选技 术。术。 陈伶俐等将人陈伶俐等将人IgG结合到磁珠上，用该磁珠对样品中的金结合到磁珠上，用该磁珠对样品中的金 黄色葡萄球菌进

53、行快速分离检验。取适量免疫磁珠，加入黄色葡萄球菌进行快速分离检验。取适量免疫磁珠，加入 金黄葡萄球菌菌液中，磁场下分离磁珠，将分离前后的菌金黄葡萄球菌菌液中，磁场下分离磁珠，将分离前后的菌 液及磁珠涂平板，并用大肠杆菌、白葡萄球菌等作对照。液及磁珠涂平板，并用大肠杆菌、白葡萄球菌等作对照。 结果用此磁珠分离后，只有金黄葡萄球菌的浓度有明显的结果用此磁珠分离后，只有金黄葡萄球菌的浓度有明显的 降低。对磁珠所涂平板的菌落进行鉴定，证明为金黄葡萄降低。对磁珠所涂平板的菌落进行鉴定，证明为金黄葡萄 球菌。应用此法分离检验此菌，富集速度快，灵敏度高，球菌。应用此法分离检验此菌，富集速度快，灵敏度高， 效

54、果好。效果好。 刘琳琳利用自制的金属螯合免疫磁珠来检测食品中金黄色刘琳琳利用自制的金属螯合免疫磁珠来检测食品中金黄色 葡萄球菌，该法能够在葡萄球菌，该法能够在30min内富集检测金黄色葡萄球菌内富集检测金黄色葡萄球菌 且检测低限可达且检测低限可达100 CFU，同时磁珠可保持活性达，同时磁珠可保持活性达3周以周以 上。上。 Hara-Kudo等利用等利用IMS和显色培养基分离贝类中产和显色培养基分离贝类中产TDH的的 副溶血性弧菌副溶血性弧菌O3:K6。 Datta等利用副溶血性弧菌等利用副溶血性弧菌ATCC17802制备针对极鞭毛的制备针对极鞭毛的 单克隆抗体单克隆抗体,这将有益于快速检测从

55、环境来源的副溶血性弧这将有益于快速检测从环境来源的副溶血性弧 菌。菌。 张凡非等利用张凡非等利用IMS分离环境及食品中产生分离环境及食品中产生TDH副溶血性弧副溶血性弧 菌，分别从菌，分别从1份海水、份海水、1份海泥和份海泥和3份蛤肉中检出了神奈川份蛤肉中检出了神奈川 现象阳性现象阳性,并产生耐热溶血毒素的副溶血性弧菌并产生耐热溶血毒素的副溶血性弧菌,血清型为血清型为 03:K6。 该方法与一般的细菌培养分离法相比该方法与一般的细菌培养分离法相比,极大地提高了环境极大地提高了环境 样品及食品中病原性副溶血性弧菌的检出率。利用样品及食品中病原性副溶血性弧菌的检出率。利用IMB 可有效地吸附、浓缩

56、大量样品中的少量病原微生物可有效地吸附、浓缩大量样品中的少量病原微生物, IMB 为难于从环境及食品中分离病原性副溶血性弧菌的问题为难于从环境及食品中分离病原性副溶血性弧菌的问题 提供一种有效手段。提供一种有效手段。 志贺氏菌志贺氏菌 例：例：Islam等应用等应用O抗原特异性单克隆抗体包被抗原特异性单克隆抗体包被 免疫磁珠，快速检测粪便中的疾痢志贺菌和福免疫磁珠，快速检测粪便中的疾痢志贺菌和福 氏志贺菌。分离出的志贺菌株用氏志贺菌。分离出的志贺菌株用PCR扩增方法扩增方法 进行鉴定。此种免疫磁珠分离与进行鉴定。此种免疫磁珠分离与PCR联合法检联合法检 测志贺菌，较传统的培养法敏感、快速测志贺

57、菌，较传统的培养法敏感、快速(7 h)。 小肠结肠炎耶尔森氏菌小肠结肠炎耶尔森氏菌 例：例：Kapperud等用抗小肠结肠炎耶尔森氏菌等用抗小肠结肠炎耶尔森氏菌 血清抗体包被磁性微球，从食物和水样中分离，血清抗体包被磁性微球，从食物和水样中分离， 并能将小肠结肠炎耶尔森氏菌与假结核耶尔森并能将小肠结肠炎耶尔森氏菌与假结核耶尔森 氏菌和非致病性耶尔森氏菌区别开来。氏菌和非致病性耶尔森氏菌区别开来。 免疫磁珠与免疫磁珠与PCRPCR的联用的联用 由于由于PCR PCR 技术灵敏度较低，将免疫磁珠技术和技术灵敏度较低，将免疫磁珠技术和PCR PCR 技术技术 相结合，建立了新的检测系统相结合，建立了

58、新的检测系统 磁免疫磁免疫PCRPCR技术。例如：技术。例如： 它以李斯特氏菌单抗包被磁珠，对样品进行前处理，将菌它以李斯特氏菌单抗包被磁珠，对样品进行前处理，将菌 进行富集裂解，再以进行富集裂解，再以iap iap 基因的保守区域设计引物进行基因的保守区域设计引物进行 PCRPCR，结果显示该方法具有良好特异性，而且十分灵敏。，结果显示该方法具有良好特异性，而且十分灵敏。 免疫磁珠与免疫磁珠与ELISAELISA的联用的联用 利用磁性微球，并以兔抗甘草蛋白利用磁性微球，并以兔抗甘草蛋白IgGIgG抗体致敏，制备特异性抗体致敏，制备特异性 捕获甘草特征蛋白的免疫磁性微球。以生物素标记抗体为示捕获甘草特征蛋