1. 研究背景
黃曲霉毒素是一類(lèi)主要由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物,可導致人體中毒,具有致癌致突變性,自被發(fā)現以來(lái),引發(fā)了嚴重的食品安全問(wèn)題。迄今為止,已鑒定出 20 多種黃曲霉毒素,其中黃曲霉毒素 B1早在1993年便被世界衛生組織(WHO)的國際癌癥研究機構(IARC)鑒定為Ⅰ類(lèi)致癌物,是毒性最強的天然致癌物。黃曲霉毒素 B1具有較高的化學(xué)穩定性,常規工業(yè)加工或烹飪難以將其破壞,從而傳播到下游食品,對人類(lèi)健康構成嚴重威脅。此外,黃曲霉毒素B1污染常常發(fā)生在種植、收獲、儲藏、運輸、加工等各個(gè)環(huán)節,難以真正阻止其進(jìn)入食物鏈。因此,對黃曲霉毒素B1進(jìn)行準確、靈敏分析對保障公眾身體健康、維護公共衛生安全具有重要意義。
目前,針對黃曲霉毒素B1的檢測方法常見(jiàn)的是精密儀器方法,如高效液相色譜-熒光、高效液相色譜-質(zhì)譜等,這些方法雖然能夠提供準確的檢測結果,但設備昂貴,時(shí)間成本高、且需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)也在黃曲霉毒素B1檢測中有較廣泛的應用,但在靈敏度、準確性等方面尚存在一定的不足。
針對上述難題,陳翊平教授課題組設計并合成了一種啞鈴狀的Au-Fe3O4納米磁顆粒,并以其為磁探針,引入了一種過(guò)氧化氫(H2O2)介導的磁顆粒組裝策略,將分散的Au-Fe3O4納米磁顆粒組裝為聚集態(tài)的磁顆粒簇,進(jìn)而引起體系橫向弛豫時(shí)間(T2)的變化。基于此策略,研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型的磁弛豫免疫傳感器,并將其用于黃曲霉毒素B1的靈敏、穩定分析。
2. 相關(guān)研究工作:
(1)研究方法
本研究首先設計合成了啞鈴狀的Au-Fe3O4納米顆粒(圖1 A)。當體系中引入銀離子(Ag+)和H2O2時(shí),Ag+可被H2O2還原,在A(yíng)u-Fe3O4表面生成Ag殼,形成Ag@Au-Fe3O4納米顆粒,體系中過(guò)量的Ag顆粒能夠將Ag@Au-Fe3O4進(jìn)一步組裝成聚集的Fe3O4-Au@Ag@Au-Fe3O4復合納米聚集體,引起Au-Fe3O4納米顆粒狀態(tài)的變化,從而導致T2發(fā)生顯著(zhù)變化(圖1 B)。在該策略中,Au部分作為銀殼生長(cháng)的橋梁,用于組裝Au-Fe3O4納米顆粒,從而改變Au-Fe3O4納米顆粒的狀態(tài);而Fe3O4則作為磁信號探針,用于提供磁信號。基于此策略,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一種用于黃曲霉毒素B1檢測的MRS免疫傳感器。Au-Fe3O4納米顆粒的聚集程度與H2O2的含量相關(guān),免疫反應中H2O2的含量可通過(guò)辣根過(guò)氧化物酶(HRP)調節,HRP可通過(guò)免疫反應與黃曲霉毒素B1建立一一對應關(guān)系。因此,黃曲霉毒素B1的含量與T2信號相關(guān),從而實(shí)現了黃曲霉毒素B1的高靈敏檢測,并且由于A(yíng)u的橋梁作用,使本方法具有良好的穩定性。本方法為微量有害目標物的分析提供了一種新的分析策略。
(2)實(shí)驗結果
本工作首先對所合成的Au-Fe3O4納米顆粒進(jìn)行了表征,并通過(guò)TEM、能量色散譜、動(dòng)態(tài)光散射、紫外吸收等手段驗證了過(guò)氧化氫介導的Ag@Au-Fe3O4組裝過(guò)程。基于該信號傳感策略,構建了磁弛豫免疫傳感器,將其應用于黃曲霉毒素B1的快速檢測。實(shí)驗結果表明,本MRS傳感器對黃曲霉毒素B1的檢測限為3.81 pg/mL,比ELISA法提高了約21倍,并在實(shí)際樣品檢測中與HPLC方法具有良好的一致性,說(shuō)明本MRS傳感器具有較高的靈敏度和良好的穩定性。
(3)論文相關(guān)信息:
本工作發(fā)表于Small期刊上(Small, 2021, 2104596,IF=13.281)。論文獲資助信息: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) 。
通訊作者信息:陳翊平(E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.)
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202104596