NMT活體生理檢測儀NMT Physiolyzer®在Si納米顆粒對于水稻細胞的cd毒性影響研究中應用
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NISC文獻編號：C2017-034
研究使用設備
NMT活體生理檢測儀 NMT Physiolyzer®
已有文章報道硅能夠緩解水稻細胞的Cd毒性，但是硅性質的影響及其分子機制仍然不清楚。
2017年，廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所李芳柏課題組在Environmental Pollution上發(fā)表了題目為“Silica nanoparticles alleviate cadmium toxicity in rice cells:Mechanisms and size effects”的研究成果，探究不同尺寸的Si納米顆粒對于緩解Cd毒性的影響。
實驗材料為水稻懸浮細胞，檢測其在有無硅納米顆粒（SiNPs）條件下的Cd毒性。不同尺寸（19nm、48nm、201nm）的SiNPs處理時，活細胞的比例大致分別提高到95.4%、78.6%和66.2%，表明Cd毒性緩解程度隨著SiNPs尺寸增大而減小。形態(tài)學觀察結果表明：SiNPs不存在時，胞內細胞器的完整性出現(xiàn)嚴重的結構改變與損傷，而有SiNPs的細胞即使是在高濃度Cd環(huán)境下仍然幾乎保持完整。SiNPs會積聚在水稻細胞表面。通過ICP-MS檢測發(fā)現(xiàn)，Cd優(yōu)先聚集在細胞壁上。
水稻懸浮細胞在不同尺寸Si納米顆粒處理后的吸Cd2+速率。負值表示吸收
同時，研究中還利用基于非損傷微測技術（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的NMT活體生理檢測儀 Physiolyzer®，檢測了水稻細胞的Cd2+流速，發(fā)現(xiàn)經過SiNPs（19nm、48nm、201nm）處理后，Cd2+吸收速率分別平均下降了15.7倍、11.1倍和4.6倍。SiNPs抑制了Cd吸收轉運(OsLCT1 and OsNramp5)的基因表達、促進了Cd向液泡轉運基因(OsHMA3)和Si吸收基因(OsLsi1)的表達。
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此研究表明，SiNPs存在時，水稻懸浮細胞吸收Si的能力至少提高了1.87倍，而且抑制了其Cd吸收能力，從這兩方面緩解了Cd對水稻細胞的毒性。
隨著廣東省科研單位應用NMT取得的成果越來越多，省內眾多科研單位了解NMT的需求也愈加迫切。2018年7月5日，旭月研究院受邀在中山大學有害生物控制及資源利用國家重點實驗室，舉行非損傷微測技術應用培訓，美國揚格（旭月北京）的經銷商廣州千江生物，全程協(xié)辦。來自中山大學、廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所、暨南大學、南方醫(yī)科大學、廣州中醫(yī)藥大學、廣東省農科院、華南師范大學、華南農業(yè)大學等近20家科研單位的人員，參與了此次培訓。
此次培訓內容包含非損傷微測技術入門、NMT實驗設計、流速數(shù)據分析、樣品上機演示�，F(xiàn)場互動解答環(huán)節(jié)中，華南農業(yè)大學的老師重點詢問了NMT在食品微生物領域中的應用。
非損傷微測技術高級應用顧問劉蘊琦，以2018年6月20日旭月公司應邀參加的，由中關村京企云梯科技創(chuàng)新聯(lián)盟和中關村大健康產業(yè)聯(lián)盟共同組織的“走進三元—乳品生產與檢測：前沿技術交流與新技術新產品推介會”為例，詳細講解了NMT如何在食品微生物領域應用，以及應用現(xiàn)代 NMT技術如何提高奶制品安全和品質（附內容）。
每年全世界有近420,000人死于與食物有關的疾�。ㄊ佬l(wèi)組織WHO數(shù)據）。中國近年對食品安全和品質也越發(fā)重視。因此，食品公司都在努力篩選和檢驗他們銷售的產品，此次活動就是三元等公司正在尋找改進現(xiàn)有食品安全檢測方法新技術和新思路的一種嘗試。
令人欣慰的是，在這次活動結束后，大家都認為揚格公司的NMT技術非常適合應對這些創(chuàng)新問題。揚格公司也確信NMT技術完全可以為食品安全和營養(yǎng)研究做出自己的貢獻，提升這些企業(yè)產品在市場上的競爭力！
下面我們將就如何應用現(xiàn)代 NMT 技術提高奶制品安全和品質的新策略新想法，做初步討論。
1、NMT快速檢測奶制品微生物污染
應用NMT的微生物污染測試比目前的傳統(tǒng)方法要快得多。傳統(tǒng)的細菌培養(yǎng)方法需要5-10天，而我們的NMT Physiolyzer®這可以將時間縮短到1個小時以內。
這個應用中，NMT技術的高靈敏度給三元牛奶公司留下了深刻的印象。NMT Physiolyzer®在用于檢測微生物呼吸速率時，其靈敏度可以達到皮摩爾（10-15摩爾）的O2或H+流速。與他們目前使用的其它檢測設備相比，這對他們有很大的吸引力。
2、應用NMT替代實人品嘗安全措施
牛奶廠目前使用的另一種做法是人體安全測試。在牛奶加工過程中的三個關鍵節(jié)點，公司利用員工親口品嘗牛奶。
盡管這是業(yè)界的普遍標準做法，但是，如果我們能以另一種方式達到同樣的目的呢？他們可以通過NMT測量活細胞和組織樣本來實現(xiàn)相同的安全性測試，而不是讓員工喝牛奶，從而降低對員工身體健康的潛在傷害。而且用NMT測量，只需要使用非常小的樣品量，就可以顯示潛在對人體的不良反應。特別是可以檢測出，比用人體檢測反應速度快得多的，那些未知的微生物及化學污染。
3、母乳配方優(yōu)化
人類母乳是嬰兒最好的食物，但并非所有母親都能夠母乳喂養(yǎng)。北京三元和其他乳制品公司已表示有興趣嘗試開發(fā)更接近真實母乳的配方，以改善嬰兒營養(yǎng)。同樣，我們的NMT技術可以幫助他們通過比較一些培養(yǎng)細胞或組織樣品，在引入配方時與真正母乳相比的生理反應來測試這種配方是否滿足預期。
4、酸奶益生菌的篩選及優(yōu)化
當今酸奶已經成為乳制品行業(yè)中非常受歡迎的產品，特別是隨著公眾對益生菌和與其相關的腸道健康的興趣的增加。北京三元一直在努力研究一種優(yōu)質的酸奶配方，目的是通過幾種不同的方式測試他們的酸奶配方，使其更富營養(yǎng)，更健康：
就此，我們提出了幾種基于NMT技術的方法來幫助他們改進酸奶配方：
例如，通過使用NMT人體腸道上皮細胞或組織模型，對不同的酸奶配方進行生理狀態(tài)評估，可以輕松地區(qū)分不同配方的優(yōu)劣；用于測試乳制品的細胞或組織不僅對食品安全有用，而且對許多質量測試應用也有用。通過測量活腸樣品與牛奶的反應，就好像一個真人喝了它一樣，你可以真正評估產品的質量，不會對樣品造成損害，它是以這種方式測量活體樣品的生理反應的完美工具。
再有，可以通過NMT直接進行益生菌的分類。因為益生菌是健康的細菌，對腸道有許多有益的特性，我們的技術可以直接測量我之前提到的活細菌的細菌的生理行為。哪種酸奶似乎是最健康的腸道？人們真正喜歡哪種？如果你從最好的酸奶中取出細菌并用NMT測量它們，可以比較各種離子分子流速特征，來幫助識別最好的細菌并進一步改善酸奶配方。
5、高鈣奶配方
如果另一家牛奶公司聲稱鈣含量高于另一家牛奶公司怎么辦？有什么技術可以給出令人信服的科學數(shù)據？哪家的配方的確能夠促進人體對鈣的吸收？使用活體樣本模型，我們的NMT技術可以用科學的數(shù)據證明，一種牛奶比另一種牛奶可以幫助人體吸收更多的鈣。
NMT技術奧秘在于它不只是測量鈣濃度，而是它可以判斷鈣是否真正進入了人體細胞，甚至骨骼。
截止2018年5月份，國內學者發(fā)表的NMT相關SCI文章共216篇，總影響因子為846.033。
注：SIET、MIFE、SVET、SPET等技術名稱，已經統(tǒng)一為Non-invasive Micro-test Technology，中文名“非損傷微測技術”，簡稱NMT。
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