隨著農(nóng)藥的大規(guī)模使用和人們對(duì)食品安全的重視，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的現(xiàn)場(chǎng)快檢和有效解毒尤為重要。目前使用的多種檢測(cè)方法（如液相色譜-質(zhì)譜法、表面增強(qiáng)拉曼光譜法、熒光法、紫外吸收法、電化學(xué)傳感法）通常需要繁瑣的樣品預(yù)處理、昂貴的儀器及耗時(shí)的檢測(cè)過(guò)程，限制了它們?cè)谵r(nóng)藥現(xiàn)場(chǎng)快檢中的應(yīng)用。并且，目前的農(nóng)藥檢測(cè)方法缺乏多級(jí)降解功能，檢測(cè)含有農(nóng)藥的樣品后不能隨之解毒，將給人體健康帶來(lái)危害。

 

　　隨著噬菌體展示技術(shù)于2018年榮獲諾貝爾獎(jiǎng)，迎來(lái)了微生物展示技術(shù)的研究熱潮。然而，表面展示細(xì)胞及礦化層的結(jié)構(gòu)和功能鮮被利用，甚至還會(huì)限制分析性能。韓磊教授自2013年開(kāi)始從事微生物展示技術(shù)的研究，提出和建立了生物礦化-微生物展示融合技術(shù)、微生物酶突變體展示等多個(gè)技術(shù)和概念，也開(kāi)始迎接上述問(wèn)題的挑戰(zhàn)。

 

　　近日，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教授化學(xué)與藥學(xué)院韓磊教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述難題，結(jié)合生物礦化技術(shù)與微生物展示技術(shù)，借助廉價(jià)易得的商業(yè)化濾膜及注射器，通過(guò)對(duì)生物礦化微生物展示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和多個(gè)催化活性的充分利用，成功構(gòu)建了一種具有以下三種功能的三合一便攜式檢測(cè)裝置：

 

　?。?）同步高效預(yù)處理功能：由于礦化細(xì)胞層的多孔結(jié)構(gòu)及其在過(guò)濾孔中的插入，使礦化細(xì)胞層修飾的濾膜能夠過(guò)濾出實(shí)際樣品中極小的有色雜質(zhì)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的預(yù)處理性能。

 

　?。?）現(xiàn)場(chǎng)快速可視化檢測(cè)功能：在礦化細(xì)胞的特異性、高活性催化下，檢測(cè)操作時(shí)間僅需50秒，該裝置還具有操作方便、選擇性高、靈敏度可接受和可視化等特點(diǎn)，可用于有機(jī)磷農(nóng)藥的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。

 

　?。?）雙模式級(jí)聯(lián)解毒功能：細(xì)胞表面的礦化無(wú)機(jī)鹽層具有明顯的模擬過(guò)氧化物酶活性和催化還原活性，從而使有機(jī)磷農(nóng)藥在有機(jī)磷水解酶和磷酸銅層的協(xié)同催化下進(jìn)一步氧化或還原成無(wú)毒或低毒小分子。

 

　　這一成果近期以“Taking full advantage of the structure and multi-activities of mineralized microbial surface-displayed enzymes: Portable three-in-one organophosphate pesticides assay device”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。文章的第一作者為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院的碩士研究生邊旭暉，通訊作者為韓磊教授。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省科技計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。

 

　　據(jù)悉，《Chemical Engineering Journal》（ISSN：1385-8947）是化學(xué)工程領(lǐng)域的TOP級(jí)期刊，由瑞典創(chuàng)刊于1996年，著名出版商ELSEVIER出版。屬于JCR一區(qū)期刊（Q1）和中科院一區(qū)Top期刊，目前影響因子13.273。

 

　　論文通訊作者韓磊教授是我校2016年引進(jìn)的高層次人才，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)工學(xué)博士（化學(xué)工程），現(xiàn)任教于化學(xué)與藥學(xué)院分析化學(xué)教研室，開(kāi)設(shè)和承擔(dān)《食品化學(xué)與分析》、《分析化學(xué)B》、《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》等課程。研究方向?yàn)樯锛{米材料、聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料與微生物表面展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、創(chuàng)制及其在農(nóng)業(yè)、食品、疾病診斷方面的應(yīng)用。在Advanced Functional Materials（影響因子18.808）、JACS Au等國(guó)際SCI期刊上以第一作者或通訊作者發(fā)表論文36篇，總引1000余次，其中一區(qū)期刊論文20篇，單篇影響因子大于5的論文20篇，單篇影響因子大于10的論文8篇。已授權(quán)第一發(fā)明人發(fā)明專(zhuān)利11項(xiàng)。近年來(lái)，先后主持或參與國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山東省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目等。曾在International Conference on Aggregate Science、微米納米技術(shù)與醫(yī)療健康創(chuàng)新大會(huì)等多個(gè)國(guó)際國(guó)內(nèi)會(huì)議上做學(xué)術(shù)報(bào)告，于2020年獲“城陽(yáng)拔尖人才”稱(chēng)號(hào)，2020年獲山東省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（首位）、2021年被評(píng)選為山東省優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師。長(zhǎng)期擔(dān)任ACS Nano（影響因子15.881，一區(qū)）、Biosensors and Bioelectronics（影響因子10.618，一區(qū)）等20余個(gè)國(guó)際SCI期刊的審稿專(zhuān)家。

 

　　韓磊教授在學(xué)校、學(xué)院的大力支持下所組建的“生物納米與分子識(shí)別團(tuán)隊(duì)”是一支多學(xué)科交叉、年青而富有活力的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，教師隊(duì)伍包括教授3名、副教授1名、高級(jí)實(shí)驗(yàn)員1名，均具有博士學(xué)位，其中4人有海外學(xué)習(xí)背景，團(tuán)隊(duì)成員學(xué)科交叉能力強(qiáng)，能夠承擔(dān)生物納米與分子識(shí)別領(lǐng)域的綜合性研究。目前成果主要發(fā)表在Advanced Functional Materials（影響因子18.808）、Small（影響因子13.281）、Chemical Engineering Journal（影響因子13.273）、Biosensors and Bioelectronics（影響因子10.618）、JACS Au等國(guó)際主流SCI期刊上。團(tuán)隊(duì)學(xué)生曾獲碩士研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金（2萬(wàn)）、“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)、全國(guó)大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽東部區(qū)賽優(yōu)秀獎(jiǎng)等。該團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)研究實(shí)力不僅得到了同行的廣泛認(rèn)可，而且也同香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)、加拿大滑鐵盧大學(xué)、中科院青島生物能源與過(guò)程研究所、香港浸會(huì)大學(xué)等單位建立了良好的合作關(guān)系。目前也正在與多家企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化合作。

 

　　韓磊教授團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介鏈接：http://hxyyxy.qau.edu.cn/content/kytd/554611452c3948deb696521870902436

 

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　　https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132317