【摘 要】
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藻毒素与真菌毒素均为有毒的次级代谢产物。微囊藻毒素(MCs)是水体污染中分布最为广泛的肝毒素,具有极强的致癌作用。赭曲霉毒素、黄曲霉毒素(AFT)、赤霉烯酮毒素(ZEN)则是谷物与饲料在生长、贮藏、加工过程中污染广泛存在的三种真菌毒素,具有极强的免疫毒性和致癌作用。本文针对这几种毒素构建了免疫学的检测方法,主要研究工作如下:(1)构建分立式光电免疫传感器检测微囊藻毒素-LR(MC-LR)。该传感器
【基金项目】
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国家自然科学基金(21475047,21874048,21705051); 广东省科技计划(2016B030303010); 广东省科学基金(2017A030313077); 国家重点研发项目(SQ2017YFC160089); 广东省特支计划科技
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藻毒素与真菌毒素均为有毒的次级代谢产物。微囊藻毒素(MCs)是水体污染中分布最为广泛的肝毒素,具有极强的致癌作用。赭曲霉毒素、黄曲霉毒素(AFT)、赤霉烯酮毒素(ZEN)则是谷物与饲料在生长、贮藏、加工过程中污染广泛存在的三种真菌毒素,具有极强的免疫毒性和致癌作用。本文针对这几种毒素构建了免疫学的检测方法,主要研究工作如下:(1)构建分立式光电免疫传感器检测微囊藻毒素-LR(MC-LR)。该传感器以Au纳米簇修饰的玻碳电极(GCE)作为生物电极固定抗原,连接抗体后与修饰了二抗和G-四联体/氯化血红素的硅球标记物相结合,后者加速H2O2氧化4-氯-1-萘酚(4-CN)产生生物不溶沉淀(BCP),导致以Cd S颗粒包裹的分支Ti O2纳米棒(B-Ti O2 NRs)为光电极上的光电流发生变化。该光电化学(PEC)免疫传感器利用Au纳米簇的表面效应,DNA模拟酶和光电材料的优异性能,可在0.001~100μg/L的范围内检测MC-LR,检测限为0.7 ng/L。此外,其优良的稳定性和选择性可用于检测水样中的MC-LR。(2)在分立式免疫传感器的基础上结合广谱性免疫识别,构建了同时检测赭曲霉毒素A、B、C的广谱性PEC免疫传感器,以生长Cd S纳米棒的FTO电极为光电极,金纳米花修饰的GCE作为生物电极用于固定抗原,抗原与相应的抗体反应后,继续与标记了二抗(Ab2)和引物DNA链的Si O2@Cu2+纳米复合物反应,经过杂交链反应(HCR)后,形成的DNA链上富含DNA模拟酶(G-四链体/血红素)。由于该DNA模拟酶具有辣根过氧化物酶(HRP)的功能,能催化H2O2氧化4-CN,在生物电极上产生BCP;生物电极经弱酸处理后,可使多标上的铜离子释放,与光电基底的Cd S反应生成Cu S进一步改变光电流,实现信号双重放大。由于金纳米花的表面效应、DNA的链扩增和光电材料的高电流,该广谱性PEC免疫传感器实现了赭曲霉毒素A(OTA)、赭曲霉毒素B(OTB)和赭曲霉毒素C(OTC)的高灵敏检测,检测限分别为0.02、0.04和0.03 pg/m L。该传感器具有高灵敏、低检出限和良好的稳定性等特点,可以实现真实水样中赭曲霉毒素的检测。(3)结合广谱性免疫检测与计算机辅助计算,构建了以Cd S NRs/Ag2S为光电极,Cu O@Ab2标记物为多标的广谱性PEC免疫传感器。利用广谱性抗体,该免疫传感器对OTA、OTB、OTC的检出限分别为0.67 ng/L、0.85 ng/L和0.46 ng/L;利用正交试验检测OTA、OTB和OTC的实际混合物,采用多变量线性回归模型分析光电信号与三种赭曲霉毒素浓度的关系,以标准加入法检测含有不同赭曲霉毒素的未知混合物,实现了对赭曲霉毒素混合物总浓度与各组分浓度的同时检测。该免疫传感器具有良好的选择性和稳定性,表明其有可用来检测食品和环境中的赭曲霉毒素。(4)在辅助计算与广谱免疫识别相结合的基础上,进一步结合比率型信号,提高传感器的稳定性与准确性,构建检测赭曲霉毒素含量的比率型广谱免疫传感器。该免疫传感器采用Mo S2/Cd S作为光电极及Zn S/Ag2S作为多标,并以Zn S溶解于HCl产生的Zn2+为电化学信号,基于光电流值与方波伏安信号的绝对值的比为免疫测定信号,实现了检测赭曲霉混合物总浓度的检测及分型检测。比率型号免疫传感器对OTA、OTB、OTC的检出限分别为1.0 ng/L、0.5 ng/L、0.5 ng/L。(5)将比率型信号技术与膜电极相结合,构建了模块化的比率型免疫传感器,实现谷物中赭曲霉毒素、黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮三种真菌毒素的检测。该比率型传感器的两种信号分别为膜电极上修饰的Cd S的光电流和Cu S颗粒在循环伏安法下产生的电流。基于比率型传感器在消除背景上的独特优势,在不同电极上建立了标准化的检测曲线,对黄曲霉毒素B1(AFB1)、OTA、ZEN的检出限达到了0.17 ng/L、0.59ng/L、0.60 ng/L。通过计算处理,实现了检测同种物质的标准化曲线系统的建立,在模块化电极的基础上实现了对谷物中多种毒素的快速、简单、高灵敏的检测。
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