基于适配体修饰磁性核壳纳米花的SERS传感器检测花生油中黄曲霉毒素B1

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黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)是一种毒性最强的真菌毒素,具有强致癌、致突变作用。诸多农产品储藏不当就容易受AFB1污染,发生食品安全问题,威胁人体健康。因此,食品中AFB1的检测对食品安全和人体健康具有重要意义。目前,广泛应用于AFB1检测的传统方法检测过程繁琐,费时费力,无法满足快速检测的需求。与传统方法相比,表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)技术能够提供特定指纹图谱、灵敏度高,可实现快速检测。为了进一步实现特异性检测,SERS技术常与适配体技术联用来对食品中真菌毒素进行检测。本研究制备了多功能SERS基底磁性核壳纳米花(Fe3O4@Au nanoflowers,Fe3O4@Au NFs)作为捕获分子,以此构建了两种适配体传感器对花生油中AFB1进行SERS定量检测。本文研究内容及结果如下:(1)SERS基底磁性核壳纳米花Fe3O4@Au NFs的制备、优化及表征。采用水热法制备Fe3O4纳米粒子,通过聚乙烯亚胺(PEI)辅助种子生长法制备不同形貌的Fe3O4@Au NFs,并对其SERS效果、重现性和稳定性进行研究。结果表明:合成的Fe3O4形貌大小均一,粒径约为350 nm,组装了PEI薄层后,8-10 nm金种子(Au seeds)成功吸附到带正电的Fe3O4@PEI表面作为种子;随着四氯金酸生长液(HAu Cl4)的加入,金壳不断形成,当加入0.4 m M HAu Cl4时,Fe3O4@Au NFs呈粗糙纳米花状,对4-对巯基苯甲酸(4-MBA)的信号增强作用最强;此外,六批平行最佳基底Fe3O4@Au NFs的标准偏差为8.1%,并且Fe3O4@Au NFs在储藏4周后的增强效果仍保持最初的83.27%,具有良好重现性与高稳定性。(2)基于Fe3O4@Au NFs磁性捕获Cy3标记适配体的SERS传感器Ⅰ的开发。将Fe3O4@Au NFs修饰互补DNA链作为捕获探针,Cy3标记适配体(Cy3-Apt)作为信号探针,两者通过DNA配对杂交,后经Fe3O4@Au NFs磁性捕获而获得AFB1传感器Ⅰ。利用AFB1与适配体的特异性识别使得信号探针脱离传感器Ⅰ,导致SERS信号减弱这一特性,从而实现AFB1痕量检测,并对该传感器Ⅰ的检测特异性及在花生油中的回收率进行研究。结果显示:在最佳条件下,得到0.01-100 ng/m L的良好线性范围,检测限为3.40 pg/m L。此外,该传感器Ⅰ抗干扰性好,在花生油中的回收率为84.0%-97.60%。(3)基于适配体桥接Fe3O4@Au NFs与Au-4MBA@Ag NSs的SERS传感器Ⅱ的开发。4-MBA镶嵌于Au-Ag核-壳纳米球形成Au-4MBA-Ag纳米球(Au-4MBA@Ag NSs)作为报告分子,Au-4MBA@Ag NSs与Fe3O4@Au NFs表面修饰适配体之间进行识别、桥接而构建AFB1传感器Ⅱ。基于前一章检测原理,开展了灵敏度、特异性及回收率实验。结果显示:该传感器Ⅱ获得的线性范围为0.0001-100 ng/m L,检测限为0.40 pg/m L,在花生油中回收率为96.6%–115%,可实现特异性检测。最后,将此传感器Ⅱ检测法与AFB1国标方法、AFB1快速检测卡进行对比,该传感器Ⅱ在加标AFB1花生油样品中的检出限更低,但该传感器Ⅱ的检测稳定性与现场适用性有待提高。
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