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食品安全问题已经成为二十一世纪里世界亟待解决的重大问题之一,食品安全问题对消费者的健康有很大的影响。因为食物品种繁多,有毒有害物质也就分为许多种类。利用食品中的化学元素进行安全检测需要大量的测试,需要的进行检测的材料的质量非常小,样品中的浓度的样品通常是克的级别,甚至是PG。此外,除了对送检材料本身的进行一些利用食品中的化学元素进行的检测之外,对其衍生物或者降解产品的测定也是一条思路。因为食品安全问题涉及面广且十分重要,所以对食品安全检验就要求使用更精确的测试方法,要使消费者能够放心。
1.引言
1953年是对现代分子生物学来说具有重要意义的一年,在这一年艾森和克里克发现了DNA分子的双螺旋结构。从那时候开始,现代生物学就进入了一个新时代,在这个时代中,科学家们开始着手于生物大分子核酸的研究。1990,独立的两个研究小组在科学期刊上《自然与特定的目标结合核酸的体外筛选》的研究论文里,称这类核酸为适体,它从拉丁语分和希腊语的词缀部分中衍生出来,中文译为“适当的”,“适”,或“DNA适体”。DNA这种脱氧核酸,它的适体的筛选技术被称为“配体指数富集系统演化”,它是基于化学技术相结合、PCR技术和基因克隆测序技术、基于技术集成的产物。近年来随着科技的发展,现代分子生物学技术也高速的发展着,出现了许多新的生物化学方法,我们将这种方法应用到食品检测中,应该是物有所用了。
SELEX技术从随机寡核苷酸文库的设计原则的一般思想的基本原则演化而来,是一种使用化学合成的核酸组合(约1015~1018种核酸),经过多轮筛选和指数富集后收集的配体,得到目标产物。
适体筛选技术是指:从技术过程的组合化学合成的随机特性寡核苷酸的文库中,进行有目的筛选。核酸库的功能结构为:两端是固定的序列,中间是一个随机序列。随机序列恰恰是得到不同的核酸分子的空间结构的关键,确定随机寡核苷酸文库的数量和多样性就可以确定一个适体的特性。
在理论上,如果由N个碱基组成的寡核苷酸随机序列,随机序列的多样性十分丰富,将大于4的N次方。SELEX技术是一种分子进化工程技术,工艺过程包括三个过程,类似于达尔文的进化论:自发突变,自然选择和育种。对筛选核酸适体的基本过程,主要包括以下步骤:
(1)人们利用分子生物学技术,在PCR机器中人工设计合成核酸,建立一个有非常多的单随机寡核苷酸序列组成的库。在一个特定的缓冲区,孵化与靶分子的随机库系统。
(2)膜过滤,磁珠法,离心,色谱柱,毛细管电泳等。实现一个目标分子的结合。比如以此技术而进行的分离核酸序列和结合之间的非分离的核酸序列的方法。
(3)用来绑定分离的核酸序列,在这里经过一些检测,就能够比较有效地排除核酸序列的非特异性结合。
(4)核酸序列的核酸的特异性结合。使用PCR使形成的库逐渐增大,直至可以使用核酸水平所产生的子库,重复步骤(2)(3),每进行一次过滤,标准都进一步提高要求,使能够特异性与目标DNA,RNA分子结合的子链呈指数增长,低亲和力的序列将被淘汰,直到获得目标核酸分子,获得使用离解常数库解决方案的目标值。
(5)还有通过克隆和测序获得所需的目标核酸序列,并且在完成之后还要通过测定产物的核苷酸序列来确定的目标分子结合的特异性和目标产物的亲和力。
SELEX筛选寡核苷酸适配子技术特点是转移到体外进行分子培养,但在实际的筛选寡核苷酸适配子的过程中,SELEX筛选环境通常是由技术本身来限制的,设备的先进性影响筛分效率。近年来,为了不同的目的,许多人以新的SELEX技术来发展的传统技术的研究。通过这些技术的出现,极大地促进了各学科中的适体技术的应用与发展。
采用配位富集(SELEX)技术系统,可以随机寡核苷酸文库筛选核酸适配体来识别蓖麻毒素的目标分子的特异性。将毛细管电泳分离一部分,缩小了范围的筛选,采用毛细管电泳具有高效的分离能力,大大降低了过滤周期,只经过4轮筛选就得到特异性寡核苷酸适配子来识别蓖麻毒素的目标分子。
在食品安全监测中,目前的对有毒有害物质的筛选食品中的化学元素进行检测的技术已不能满足现状,为了分析核酸适体技术的有毒物质,还需要有对有毒有害物质衍生物的检测,SELEX提供了了一种新的方法。适体可以使用范德华力、氢键、疏水相互作用,对如分子间力形成的一种特殊的三维结构进行描述,如假结,凸环,四克-二聚体等,借以确定目标物质的特异性。
虽然这项研究核酸适体和过滤方法尚处于起步阶段,但传感器的应用非常广泛,所以将不断推动着这条研究道路的发展。比如目前,对年龄相关性黄斑变性这种现象,运用适体药物,和小分子分析领域的适体技术,将会有进一步的发展和研究。具体为找到合适的手提与其它分析技术的探触相结合,以及提高适体分子机制的分子特性。
基于微生物的化学元素检测的应用前景,研究机构做了较为全面的研究之后,制作了适体生物传感器。由于SELEX技术的出现,可以使传感器有选择地对病毒的寡核苷酸进行筛选,通过细菌和其他病原体的核酸适配体活性蛋白,找到诊断传染性疾病的新方法。我们相信在不久的将来,SELEX技术在病原微生物的快速通过样本中的化学元素进行检测的过程中将发挥更重要的作用。
2.结束语
在利用食品中的化学元素进行检测的过程中,可以使用SELEX技术来食品中的化学元素进行检测有毒有害物质或者它们的衍生物,相较于以前的所使用的食品安全检测中仅仅利用食品中的化学元素进行检测方法,这种新型的化学元素检测方法更加快速简便,而且检测的效率非常高,在设备允许的情况下,还具有非常高的精度,在食品安全检测这种关系到人民健康的环节中,它将是非常有效的推动工具。
经历了20年的时间,研究该核酸适配体科学日益成熟,同时在生物学和医学中的应用备受关注,如分子识别,药物筛选和目标识别,基因表达调控,医学影像学,临床疾病的诊断和治疗等。不仅如此,核酸适体作为靶分子,基于科学领域的分析也显示出巨大的应用潜力。或许未来,我们将看到SELEX在食品安全监测方面的更多更精彩的应用。
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