随着农药的大规模使用和人们对食品安全的重视，实现农药的现场快检和有效解毒尤为重要。目前使用的多种检测方法（如液相色谱-质谱法、表面增强拉曼光谱法、荧光法、紫外吸收法、电化学传感法）通常需要繁琐的样品预处理、昂贵的仪器及耗时的检测过程，限制了它们在农药现场快检中的应用。并且，目前的农药检测方法缺乏多级降解功能，检测含有农药的样品后不能随之解毒，将给人体健康带来危害。
随着噬菌体展示技术于2018年荣获诺贝尔奖，迎来了微生物展示技术的研究热潮。然而，表面展示细胞及矿化层的结构和功能鲜被利用，甚至还会限制分析性能。韩磊教授自2013年开始从事微生物展示技术的研究，提出和建立了生物矿化-微生物展示融合技术、微生物酶突变体展示等多个技术和概念，也开始迎接上述问题的挑战。
近日，青岛农业大学教授化学与药学院韩磊教授团队针对上述难题，结合生物矿化技术与微生物展示技术，借助廉价易得的商业化滤膜及注射器，通过对生物矿化微生物展示系统结构和多个催化活性的充分利用，成功构建了一种具有以下三种功能的三合一便携式检测装置：
（1）同步高效预处理功能：由于矿化细胞层的多孔结构及其在过滤孔中的插入，使矿化细胞层修饰的滤膜能够过滤出实际样品中极小的有色杂质，表现出较强的预处理性能。
（2）现场快速可视化检测功能：在矿化细胞的特异性、高活性催化下，检测操作时间仅需50秒，该装置还具有操作方便、选择性高、灵敏度可接受和可视化等特点，可用于有机磷农药的现场实时检测。
（3）双模式级联解毒功能：细胞表面的矿化无机盐层具有明显的模拟过氧化物酶活性和催化还原活性，从而使有机磷农药在有机磷水解酶和磷酸铜层的协同催化下进一步氧化或还原成无毒或低毒小分子。
这一成果近期以“Taking full advantage of the structure and multi-activities of mineralized microbial surface-displayed enzymes: Portable three-in-one organophosphate pesticides assay device”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。文章的第一作者为青岛农业大学化学与药学院的硕士研究生边旭晖，通讯作者为韩磊教授。本研究得到国家自然科学基金、山东省科技计划项目等项目的资助。
据悉，《Chemical Engineering Journal》（ISSN：1385-8947）是化学工程领域的TOP级期刊，由瑞典创刊于1996年，著名出版商ELSEVIER出版。属于JCR一区期刊（Q1）和中科院一区Top期刊，目前影响因子13.273。
论文通讯作者韩磊教授是我校2016年引进的高层次人才，中国科学院大学工学博士（化学工程），现任教于化学与药学院分析化学教研室，开设和承担《食品化学与分析》、《分析化学B》、《基础化学实验》等课程。研究方向为生物纳米材料、聚集诱导发光材料与微生物表面展示系统的设计、创制及其在农业、食品、疾病诊断方面的应用。在Advanced Functional Materials（影响因子18.808）、JACS Au等国际SCI期刊上以第一作者或通讯作者发表论文36篇，总引1000余次，其中一区期刊论文20篇，单篇影响因子大于5的论文20篇，单篇影响因子大于10的论文8篇。已授权第一发明人发明专利11项。近年来，先后主持或参与国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金面上项目、山东省高等学校科学技术计划项目等。曾在International Conference on Aggregate Science、微米纳米技术与医疗健康创新大会等多个国际国内会议上做学术报告，于2020年获“城阳拔尖人才”称号，2020年获山东省高等学校科学技术奖二等奖（首位）、2021年被评选为山东省优秀研究生指导教师。长期担任ACS Nano（影响因子15.881，一区）、Biosensors and Bioelectronics（影响因子10.618，一区）等20余个国际SCI期刊的审稿专家。
韩磊教授在学校、学院的大力支持下所组建的“生物纳米与分子识别团队”是一支多学科交叉、年青而富有活力的科研创新团队，教师队伍包括教授3名、副教授1名、高级实验员1名，均具有博士学位，其中4人有海外学习背景，团队成员学科交叉能力强，能够承担生物纳米与分子识别领域的综合性研究。目前成果主要发表在Advanced Functional Materials（影响因子18.808）、Small（影响因子13.281）、Chemical Engineering Journal（影响因子13.273）、Biosensors and Bioelectronics（影响因子10.618）、JACS Au等国际主流SCI期刊上。团队学生曾获硕士研究生国家奖学金（2万）、“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛二等奖、全国大学生光电设计竞赛东部区赛优秀奖等。该团队的学术研究实力不仅得到了同行的广泛认可，而且也同香港科技大学唐本忠院士团队、加拿大滑铁卢大学、中科院青岛生物能源与过程研究所、香港浸会大学等单位建立了良好的合作关系。目前也正在与多家企业进行产业化合作。
韩磊教授团队简介链接：http://hxyyxy.qau.edu.cn/content/kytd/554611452c3948deb696521870902436
成果全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132317
日期：2021-10-18
