隨著農(nóng)藥的大規(guī)模使用和人們對食品安全的重視，實現(xiàn)農(nóng)藥的現(xiàn)場快檢和有效解毒尤為重要。目前使用的多種檢測方法（如液相色譜-質譜法、表面增強拉曼光譜法、熒光法、紫外吸收法、電化學傳感法）通常需要繁瑣的樣品預處理、昂貴的儀器及耗時的檢測過程，限制了它們在農(nóng)藥現(xiàn)場快檢中的應用。并且，目前的農(nóng)藥檢測方法缺乏多級降解功能，檢測含有農(nóng)藥的樣品后不能隨之解毒，將給人體健康帶來危害。

 

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

 

　　近日，青島農(nóng)業(yè)大學教授化學與藥學院韓磊教授團隊針對上述難題，結合生物礦化技術與微生物展示技術，借助廉價易得的商業(yè)化濾膜及注射器，通過對生物礦化微生物展示系統(tǒng)結構和多個催化活性的充分利用，成功構建了一種具有以下三種功能的三合一便攜式檢測裝置：

 

　　（1）同步高效預處理功能：由于礦化細胞層的多孔結構及其在過濾孔中的插入，使礦化細胞層修飾的濾膜能夠過濾出實際樣品中極小的有色雜質，表現(xiàn)出較強的預處理性能。

 

　　（2）現(xiàn)場快速可視化檢測功能：在礦化細胞的特異性、高活性催化下，檢測操作時間僅需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，可用于有機磷農(nóng)藥的現(xiàn)場實時檢測。

 

　　（3）雙模式級聯(lián)解毒功能：細胞表面的礦化無機鹽層具有明顯的模擬過氧化物酶活性和催化還原活性，從而使有機磷農(nóng)藥在有機磷水解酶和磷酸銅層的協(xié)同催化下進一步氧化或還原成無毒或低毒小分子。

 

　　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)大學化學與藥學院的碩士研究生邊旭暉，通訊作者為韓磊教授。本研究得到國家自然科學基金、山東省科技計劃項目等項目的資助。

 

　　據(jù)悉，《Chemical Engineering Journal》（ISSN：1385-8947）是化學工程領域的TOP級期刊，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年引進的高層次人才，中國科學院大學工學博士（化學工程），現(xiàn)任教于化學與藥學院分析化學教研室，開設和承擔《食品化學與分析》、《分析化學B》、《基礎化學實驗》等課程。研究方向為生物納米材料、聚集誘導發(fā)光材料與微生物表面展示系統(tǒng)的設計、創(chuàng)制及其在農(nóng)業(yè)、食品、疾病診斷方面的應用。在Advanced Functional Materials（影響因子18.808）、JACS Au等國際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。已授權第一發(fā)明人發(fā)明專利11項。近年來，先后主持或參與國家自然科學基金青年項目、國家自然科學基金面上項目、山東省自然科學基金面上項目、山東省高等學校科學技術計劃項目等。曾在International Conference on Aggregate Science、微米納米技術與醫(yī)療健康創(chuàng)新大會等多個國際國內會議上做學術報告，于2020年獲“城陽拔尖人才”稱號，2020年獲山東省高等學校科學技術獎二等獎（首位）、2021年被評選為山東省優(yōu)秀研究生指導教師。長期擔任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余個國際SCI期刊的審稿專家。

 

　　韓磊教授在學校、學院的大力支持下所組建的“生物納米與分子識別團隊”是一支多學科交叉、年青而富有活力的科研創(chuàng)新團隊，教師隊伍包括教授3名、副教授1名、高級實驗員1名，均具有博士學位，其中4人有海外學習背景，團隊成員學科交叉能力強，能夠承擔生物納米與分子識別領域的綜合性研究。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等國際主流SCI期刊上。團隊學生曾獲碩士研究生國家獎學金（2萬）、“挑戰(zhàn)杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽二等獎、全國大學生光電設計競賽東部區(qū)賽優(yōu)秀獎等。該團隊的學術研究實力不僅得到了同行的廣泛認可，而且也同香港科技大學唐本忠院士團隊、加拿大滑鐵盧大學、中科院青島生物能源與過程研究所、香港浸會大學等單位建立了良好的合作關系。目前也正在與多家企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化合作。

 

　　韓磊教授團隊簡介鏈接：http://hxyyxy.qau.edu.cn/content/kytd/554611452c3948deb696521870902436

 

　　成果全文鏈接：

 

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