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我院陈翊平教授课题组在黄曲霉毒素B1快速检测的研究中取得新进展

作者:发布:2022-06-20点击量:

1. 研究背景

黄曲霉毒素是一类主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的次级代谢产物,可导致人体中毒,具有致癌致突变性,自被发现以来,引发了严重的食品安全问题。迄今为止,已鉴定出 20 多种黄曲霉毒素,其中黄曲霉毒素 B1早在1993年便被世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究机构(IARC)鉴定为Ⅰ类致癌物,是毒性最强的天然致癌物。黄曲霉毒素 B1具有较高的化学稳定性,常规工业加工或烹饪难以将其破坏,从而传播到下游食品,对人类健康构成严重威胁。此外,黄曲霉毒素B1污染常常发生在种植、收获、储藏、运输、加工等各个环节,难以真正阻止其进入食物链。因此,对黄曲霉毒素B1进行准确、灵敏分析对保障公众身体健康、维护公共卫生安全具有重要意义。

目前,针对黄曲霉毒素B1的检测方法常见的是精密仪器方法,如高效液相色谱-荧光、高效液相色谱-质谱等,这些方法虽然能够提供准确的检测结果,但设备昂贵,时间成本高、且需专业技术人员。酶联免疫吸附法(ELISA)也在黄曲霉毒素B1检测中有较广泛的应用,但在灵敏度、准确性等方面尚存在一定的不足。

针对上述难题,陈翊平教授课题组设计并合成了一种哑铃状的Au-Fe3O4纳米磁颗粒,并以其为磁探针,引入了一种过氧化氢(H2O2)介导的磁颗粒组装策略,将分散的Au-Fe3O4纳米磁颗粒组装为聚集态的磁颗粒簇,进而引起体系横向弛豫时间(T2)的变化。基于此策略,研究人员开发了一种新型的磁弛豫免疫传感器,并将其用于黄曲霉毒素B1的灵敏、稳定分析。

2. 相关研究工作:

(1)研究方法

本研究首先设计合成了哑铃状的Au-Fe3O4纳米颗粒(图1 A)。当体系中引入银离子(Ag+)和H2O2时,Ag+可被H2O2还原,在Au-Fe3O4表面生成Ag壳,形成Ag@Au-Fe3O4纳米颗粒,体系中过量的Ag颗粒能够将Ag@Au-Fe3O4进一步组装成聚集的Fe3O4-Au@Ag@Au-Fe3O4复合纳米聚集体,引起Au-Fe3O4纳米颗粒状态的变化,从而导致T2发生显著变化(图1 B)。在该策略中,Au部分作为银壳生长的桥梁,用于组装Au-Fe3O4纳米颗粒,从而改变Au-Fe3O4纳米颗粒的状态;而Fe3O4则作为磁信号探针,用于提供磁信号。基于此策略,进一步开发了一种用于黄曲霉毒素B1检测的MRS免疫传感器。Au-Fe3O4纳米颗粒的聚集程度与H2O2的含量相关,免疫反应中H2O2的含量可通过辣根过氧化物酶(HRP)调节,HRP可通过免疫反应与黄曲霉毒素B1建立一一对应关系(图1 C)。因此,黄曲霉毒素B1的含量与T2信号相关,从而实现了黄曲霉毒素B1的高灵敏检测,并且由于Au的桥梁作用,使本方法具有良好的稳定性。本方法为微量有害目标物的分析提供了一种新的分析策略。

图1 基于过氧化氢介导的Au-Fe3O4纳米探针组装策略的磁弛豫免疫传感器用于黄曲霉毒素B1检测

(2)实验结果

本工作首先对所合成的Au-Fe3O4纳米颗粒进行了表征(图2),并通过TEM、能量色散谱、动态光散射、紫外吸收等手段验证了过氧化氢介导的Ag@Au-Fe3O4组装过程(图3)。基于该信号传感策略,构建了磁弛豫免疫传感器,将其应用于黄曲霉毒素B1的快速检测。实验结果表明,本MRS传感器对黄曲霉毒素B1的检测限为3.81 pg/mL(图4),比ELISA法提高了约21倍,并在实际样品检测中与HPLC方法具有良好的一致性,说明本MRS传感器具有较高的灵敏度和良好的稳定性。

图2 Au-Fe3O4纳米颗粒的表征

图3 过氧化氢介导的Ag@Au-Fe3O4组装

图4 本MRS传感器用于检测黄曲霉毒素B1

(3)论文相关信息:

本工作发表于Small期刊上(Small, 2021, 2104596,IF=13.281)。论文获资助信息:National Key Research and Development Program of China (No. 2019YFC1605502), the Natural Scientific Foundation of Shandong (ZR2020ZD13), the Science and Technology Projects of Qingdao (21-1-4-sf-7-nsh) 。

通讯作者信息:陈翊平(E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.)

论文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202104596

审核人:刘石林

编辑:王丹娟

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