食品过敏问题已成为当今食品安全的重要隐患之一,因其频率发生高、临床反应严重,在公共卫生领域已受到人们的广泛关注。目前常规的食品过敏原检测方法都是建立在检测蛋白质和核酸的基础上,易受到食品加工的影响,检测结果存在假阳性,无法满足快速、真实、灵敏检测的要求。因此亟需建立一种针对食品过敏原致敏性的检测方法。而细胞传感技术以机体免疫系统中的活细胞作为传感介质,拥有较高的灵敏度和较强的特异性,已被广泛应用于环境监督、药物筛选、安全评估、医疗诊断等领域。因此本研究以食品过敏原作为研究对象,将免疫系统中的RBL-2H3肥大细胞作为识别元件,结合电化学传感、荧光质粒转染、磁纳米粒子标记、微流控芯片等技术构建了一系列快速、灵敏、新颖的细胞传感器,为食品安全检测研究提供了一条崭新的途径。首先,使用分离纯化后的牛奶和河虾过敏蛋白免疫ICR小鼠,建立了食品过敏小鼠模型。间接ELSIA法检测结果显示小鼠激发后第14天血清Ig E效价最高,河虾免疫和牛奶免疫的小鼠血清Ig E效价分别达到1/25600和1/12800。同时分离致敏小鼠腹腔肥大细胞,进行过敏原体外激发,发现肥大细胞发生严重脱颗粒现象。最后测定了致敏肥大细胞类胰蛋白酶定向释放水平,牛奶免疫组和河虾免疫组肥大细胞类胰蛋白酶释放率分别为38.5±2.62%和47.1±2.2%,而PBS对照组释放率仅为5.7±3.2%。该小鼠模型实现了对过敏原检测和评价的初步探索,验证了肥大细胞在过敏反应中的重要作用,为肥大细胞传感器的构建提供了理论基础为了满足对过敏原快速、灵敏、主动、真实检测的需求。在金电极表面电镀金纳米粒子并通过自组装修饰L-半胱氨酸,创新性的采用鼠尾I型胶原将肥大细胞固定在金电极上进行3D培养,构建电化学肥大细胞传感器并用于检测河虾过敏原中的虾肌球蛋白Pen a 1。该电化学肥大细胞传感器对过敏原模型物DNP-BSA和虾肌球蛋白均有良好的线性响应,其中DNP-BSA的线性检测范围为1×10-3 ng/m L~10 ng/m L,线性方程为y=1.33x+7.851,R2=0.998,虾肌球蛋白Pen a 1的线性检测范围为0.5μg/m L~2.5μg/m L,线性方程y=2.98x+0.81,R2=0.989,检测限为0.15μg/m L。以上结果充分证实了电化学细胞传感评价过敏原致敏性的可行性。在电化学细胞传感器的基础上,为了进一步实现了过敏原检测过程的可视化、简便化,通过分子克隆手段构建了CD63-EGFP荧光质粒,将其与阳离子脂质体相结合转染肥大细胞,经过G418筛选获得能够稳定表达绿色荧光的肥大细胞系,构建了一种可视化检测食品过敏原的荧光肥大细胞传感器。该细胞传感器对过敏原模型物DNP-BSA和鱼小清蛋白均有良好的荧光响应,其中鱼小清蛋白的线性检测范围在1 ng/m L~10ng/m L时,线性方程为y=0.516x+7.679,R2=0.992;而在20 ng/m L~100 ng/m L时,线性方程为y=0.12x+11.15,R2=0.991,最低检测限为0.35 ng/m L。该传感器可用于三种淡水鱼肉样品中小清蛋白的检测。在电化学传感和荧光转染的基础上,为了克服传统电化学检测中电极修饰复杂、再生性差、稳定性弱的缺点,引入了磁性纳米材料,大幅提高了过敏原检测的精确度和稳定性。通过热分解法在高温下合成了具有超顺磁性的Fe3O4磁珠,首次将FITC荧光染料包埋于Fe3O4磁核外的Si O2壳层中,制备了拥有荧光特性的磁纳米粒子MFNPs。通过磁转染技术使MFNPs进入肥大细胞,并采用磁性电极吸附进行电化学分析,构建了一种新颖的荧光磁珠肥大细胞传感器。该细胞传感器可对DNP-BSA、河虾肌球蛋白以及鱼小清蛋白进行良好地识别和精度地定量。其中DNP-BSA的线性检测范围为1×10-3ng/m L~1×10-1 ng/m L,线性方程为y=?1.22x+1.028,R2=0.996,最低检出限为3.3×10-4 ng/m L;河虾肌球蛋白的线性检测范围为0.1μg/m L~1.5μg/m L,线性方程为y=?1.48x+4.56,R2=0.991,最低检出限为0.03μg/m L;鱼小清蛋白的线性检测范围为0.5ng/m L~4.5 ng/m L,线性方程为y=?0.608x+4.89,R2=0.998,最低检出限为0.16 ng/m L。所构建的荧光磁珠肥大细胞传感器可应用于实际虾肉和鱼肉样品的检测。最后,模拟机体内免疫环境构建了ANA-1巨噬细胞和RBL-2H3肥大细胞共培养微流控芯片,实现了从单一检测方法到复合传感设备的突破,开创了食品过敏原检测的新领域。采用夹心ELISA法对细胞共培养体系受DNP-BSA影响后细胞炎症因子的分泌水平进行了检测,结果显示较高浓度的DNP-BSA的能使细胞共培养体系中TNF-α、IL-6、INF-γ的分泌量显著增加,其中以DNP-BSA浓度为10-1 ng/m L,作用时间为12h效果最为显著。创新性地将电化学技术与微流控芯片相结合,对芯片中细胞的生理活动进行实时、在线电化学监测。结果显示,细胞在独立培养时生长状态良好,而在共培养条件下巨噬细胞可以显著促进肥大细胞的增殖。当向细胞共培养体系中加入不同浓度的DNPBSA时,肥大细胞的阻抗值将受到DNP-BSA影响而明显降低,其中以DNP-BSA浓度为10-1 ng/m L时最为显著。以上结果验证了巨噬细胞-肥大细胞共培养体系对过敏原识别、传递和效应的有效性。综上,本论文针对食品过敏原以肥大细胞为生物活性传感介质,结合了动物模型、电化学传感、荧光转染、磁性纳米材料、微流控芯片等技术构建了多种新颖、灵敏、高特异性的肥大细胞传感器,并用于多种食品过敏原实际样品的检测中,为生物传感识别水平的提高和食品安全检测技术的发展提供了有力的保障和支持。