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基于功能纳米材料和多通道DNAzyme循环放大的AFB1适体传感器研究认领

被引量： 3

作者：

朱彤

学位授予单位：

成都医学院

摘要：

研究背景与目的:黄曲霉毒素B1（AFB1）是已知毒性最强的真菌毒素之一,具有强致癌性、致畸性和致突变性,已被国际癌症研究机构划为I类致癌物。AFB1会对人与动物造成肝脏损害,严重时会危及生命,快速准确地检测AFB1具有重要的公共卫生意义。利用电化学传感技术具有时间短、操作简便、成本低等优势,有望在快速、在线、高灵敏、准确检测食品中AFB1的方法上获得突破。本研究结合纳米技术和DNA信号放大策略构建两种电化学适体传感器实现对AFB1的快速灵敏检测,为食品中痕量真菌毒素的检测提供新思路。材料与方法:（1）PtFe@Co-MOF联合目标触发多通道DNAzymes循环放大策略的AFB1电化学适体传感器研究采用化学合成法制备PtFe@Co-MOF复合材料,并标记信号探针（HP1）。同时设计两条分别含有AFB1适配体1和适配体2序列的DNA链,两末端均含有Mg2+-DNAzyme序列。当AFB1存在时,其与两条适配体序列特异性结合触发链置换反应,进而形成四个Mg2+-DNAzymes结构,循环剪切释放PtFe@Co-MOF标记的检测探针Detection ss DNA（DP）,随后DP与玻碳电极（GCE）上的捕获探针（HP2）杂交,由于PtFe@Co-MOF对硫堇（Thi）的催化作用,使电信号显著增强,且电信号变化与AFB1浓度相关。研究采用差分脉冲伏安法（DPV）、循环伏安法（CV）对传感器制备过程进行表征,通过SEM、TEM、EDS、XPS等方法对合成材料的形貌和元素分布进行表征,验证PtFe@Co-MOF的成功制备。采用电化学方法对分析检测最优条件进行研究,并评价传感器检测性能。（2）基于Mn-Fe PBA纳米材料的双信号超敏AFB1适体传感器研究单信号适体传感器具有高灵敏度,但是在准确度上存在一定挑战,而双信号输出模式可提高检测准确度。采用化学合成法制备Mn-Fe PBA纳米材料,用金纳米粒子（Au NPs）修饰Mn-Fe PBA,固载AFB1适配体（Apt）构成Mn-Fe PBA/Au NPs/Apt双功能探针。Apt与GCE表面的互补探针（c DNA）利用碱基互补配对作用将上述双功能探针修饰到电极表面,获得Mn-Fe PBA的峰电流。当检测AFB1时,由于Apt与AFB1特异性结合使双功能探针从电极表面脱落释放,此时电信号降低,且与AFB1浓度相关。随后在Mn-Fe PBA释放溶液内添加3,3',5,5',-四甲基联苯胺（TMB）缓冲液反应一定时间,Mn-Fe PBA催化H2O2分解及TMB氧化,溶液由无色变蓝色,测定溶液吸光度。研究通过CV表征传感器构建步骤,利用SEM、TEM、EDX、XPS对Mn-Fe PBA的形貌特征及元素进行表征。采用电化学和光谱法对AFB1进行定量分析,研究最优分析测试条件,评价检测性能。结果:1.基于PtFe@Co-MOF联合目标物触发多通道DNAzymes循环放大策略的AFB1电化学适体传感器,检测限（LOD）为2 pg/m L（S/N=3）,线性范围为5.0pg/m L～80 ng/m L。该AFB1适体传感器具有良好的选择性、重现性（RSD=1.4%）、准确度（加标回收率为98.09%～107.08%）和稳定性（7天内ΔI变化11.3%）。于实际样本模拟环境中检测AFB1,加标回收率为91.9%～108.66%,RSD低于0.51%,具备较好的抗干扰性。2.Mn-Fe PBA纳米材料的双信号超敏AFB1适体传感器,电化学法的线性范围为2.50 pg/m L～160 ng/m L,LOD为0.5 pg/m L（S/N=3）,比色法的线性范围为50.0 pg/m L～160 ng/m L,LOD为5 pg/m L（S/N=3）。该AFB1双信号适体传感器具有良好的选择性、重现性（RSD=3.6%）、稳定性（RSD=4.69%）。于实际样本模拟环境检测AFB1,加标回收率为96%～104.73%,RSD低于2.88%,具有较好的抗干扰性。结论:1.目标物触发多通道DNAzymes剪切循环信号放大策略能有效增强响应信号。结合PtFe@Co-MOF比表面积大和对硫堇的催化性能,构建的适体传感器可显著提高检测灵敏度,同时具有良好的选择性、稳定性和抗干扰性。该方法的提出不仅可以为核酸结构的开发应用提供新思路,也为超灵敏AFB1快速现场检测提供了技术支撑。2.Mn-Fe PBA具有良好的氧化还原活性,且能催化H2O2的分解及TMB的氧化,可参与两个不同的检测机制与相互独立的信号转导。基于Mn-Fe PBA的电化学-比色适体传感器操作简单、成本低,避免了不同信号探针的繁琐组装过程,可减少不可控因素。由于电化学与光谱学的优势互补,相较于单信号适体传感器本次构建的AFB1双信号传感器检测结果更准确可靠。此外,该传感器选择性、重现性、稳定性性能优良,有望用于食品样品中的AFB1检测。3.研究设计的两种电化学适体传感器可通过替换适配体等核心序列,为现场分析AFB1以及其他真菌毒素的检测提供新思路。

摘要译文

关键词：

多通道DNAzymes循环; PtFe@Co-MOF; 双信号; Mn-Fe PBA; 适体传感器; AFB1检测

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

公共卫生（专业学位）

导师：

苏会岚

中图分类号：

R155.5[食物卫生与检验]

学科分类号：

083206[食品安全];100225[预防医学];100403[营养与食品卫生学]

D O I：

10.27843/d.cnki.gcdyy.2022.000158