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新型功能化仿生传感探针荧光检测土霉素和利巴韦林研究认领

作者：

胡雪莲

学位授予单位：

天津科技大学

摘要：

目前,兽药在动物源性食品中的残留超标,严重危害人类健康,因此开发集分离、富集、识别于一体的高精准分析检测技术对于监测食品中残留兽药是至关重要的。荧光检测因具有操作简单、成本低、速度快、灵敏度高以及易于可视化分析等优势被广泛应用于食品中典型危害物的高效、灵敏检测。此外,随着纳米技术的发展,一些新型荧光仿生传感纳米探针的不断涌现,使荧光检测的选择性、稳定性、重现性和灵敏度得到了空前的发展。本研究以抗生素药物土霉素和抗病毒药物利巴韦林为研究对象,基于碳点和镧系金属有机框架独特的光学特性,结合“仿生抗体”纳米制备技术,构建了四种基于分子印迹仿生识别的高选择、高灵敏的荧光传感检测体系,并进一步探究目标物与探针互作机制,解决实际样品中基质干扰性问题,实现了动物源性食品中残留兽药的高选择性识别与精准检测。具体内容如下:1.基于Mg,N-CDs功能化仿生传感探针荧光检测土霉素研究以镁、氮共掺杂荧光增强策略制备的亮蓝色碳点(Mg,N-CDs)作为荧光响应信号,结合分子印迹技术,通过将Mg,N-CDs封装于印迹层形成了碳点功能化的新型荧光仿生传感探针(Mg,N-CDs@MIP),并利用内滤效应(IFE)实现了对土霉素(OTC)的高效、灵敏荧光检测。基于镁和氮共掺杂荧光增强策略,所构建的Mg,N-CDs@MIP对OTC表现出灵敏的荧光响应。同时,印迹位点的引入赋予Mg,N-CDs@MIP良好的特异性识别能力,避免了繁琐的样品前处理过程。与非印迹聚合物(Mg,N-CDs@NIP)相比,Mg,N-CDs@MIP由于整合了 Mg,N-CDs荧光选择性和MIP特异性识别能力使其对OTC表现出了更高的结合效率和亲和力。Mg,N-CDs@MIP的荧光强度与OTC浓度在0.125-40 μg mL-1范围内呈现出良好的线性关系,检出限为41.3 ng mL-1。最终,Mg,N-CDs@MIP被成功用于牛奶样品中OTC检测,其结果与HPLC结果具有良好的一致性。Mg,N-CDs@MIP在OTC定量分析方面显示出潜在的应用价值。2.基于Mg,N-CDs@MIL-101功能化仿生传感探针荧光检测土霉素研究以具有高孔隙率和表面积的金属有机框架(MIL-101)为载体,通过室温搅拌将荧光源Mg,N-CDs作为客体封装于主体MIL-101形成了复合材料Mg,N-CDs@MIL-101,并在含有OTC(目标分子)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(功能单体)和正硅酸乙酯(交联剂)的混合溶液中,结合溶胶-凝胶表面印迹技术制备了新型荧光仿生传感探针(Mg,N-CDs@MIL-101@MIP)。本研究中,MIL-101作为载体和Mg,N-CDs保护外壳不仅提高了探针的传质速率和吸附能力,还进一步增强了探针的稳定性。Mg,N-CDs由于其超小尺寸利于高效封装,避免了探针的多步修饰。而且Mg,N-CDs独特的荧光性能使Mg,N-CDs@MIL-101@MIP对OTC表现出了灵敏的荧光响应。印迹层的修饰进一步赋予Mg,N-CDs@MIL-101@MIP良好的抗干扰能力。在最佳检测条件下,Mg,N-CDs@MIL-101@MIP利用内滤效应实现了对OTC的快速、高效定量分析,其线性范围为0.05-40 μg mL-1,检出限为16.8 ng mL-1。Mg,N-CDs@MIL-101@MIP最终被用于牛奶样品中OTC的分析,所得结果与传统的HPLC方法具有良好的一致性。Mg,N-CDs@MIL-101@MIP可为实现实际样品基质中OTC监测提供了一个令人满意的检测平台。3.基于Mg,N-CDs/Eu-MOFs功能化仿生传感探针比率荧光检测土霉素研究以碳点功能化铕基金属有机框架与分子印迹聚合物结合,设计合成了一种简便、高效的双通道比率荧光仿生传感探针(Mg,N-CDs/Eu-MOFs@MIP),并实现了对痕量OTC特异性识别和灵敏检测。在目标物OTC存在下,由于内滤效应,Mg,N-CDs(445 nm)的蓝色荧光被有效淬灭,而Eu3+(620 nm)的红色荧光由于“天线效应”而显著增强。基于IFE和AE协同作用的高效荧光传感机制使比率荧光探针Mg,N-CDs/Eu-MOFs@MIP 比单发射型荧光探针(Eu-MOFs@MIP)具有更宽的线性范围(0.02-50μg mL-1)、更低的检出限(6.6 ng mL-1)以及易于区分的荧光颜色转变(蓝到红)。同时,金属有机框架的高孔隙率和表面积使传感体系在2 min内达到吸附平衡,缩短样品分析时间。更重要的是,通过印迹层的修饰,Mg,N-CDs/Eu-MOFs@MIP在实际样品检测中依然对OTC表现出优异的结合效率和令人满意的特异性。为实现对目标物的现场、实时在线分析,将Mg,N-CDs/Eu-MOFs@MIP与便携式智能手机辅助的光学检测器件耦合,进一步构建了适用于牛奶样品中痕量OTC检测的智能化监测平台,为复杂食品中OTC现场快速检测提供了新的策略。4.基于BA-MOFs功能化仿生传感探针比率荧光检测利巴韦林研究以硼酸功能化的金属有机框架(BA-LMOF)作为载体和荧光源,结合分子印迹识别单元,采用硼亲和可控定向表面印迹策略,首次构建了具有双识别位点的比率荧光仿生传感探针BA-LMOFs@MIP,并利用天线效应实现了对痕量利巴韦林(RBV)的比率荧光检测。在该策略中,由于共价硼亲和识别位点与非共价印迹位点的协同作用使所开发的BA-LMOFs@MIP表现出高特异性、强亲和力和优异的结合效率。同时,BA-LMOFs作为载体和荧光源被引入赋予BA-LMOFs@MIP理想的表面积、双发射荧光响应信号以及优异的亲水性。在最佳检测条件下,所制备探针的荧光响应与RBV的浓度在25-1200 ng mL-1范围内呈现出良好的线性关系,检出限低至7.6 ng mL-1。最后,BA-LMOFs@MIP被应用于鸡蛋样品中RBV的检测,所得结果与传统的HPLC方法基本一致。本研究不仅丰富了构建具有高灵敏和高选择性的比率荧光传感探针的方法,还为实际样品中RBV的监测提供了一个高效、灵敏、专一性好的分析平台。

摘要译文

关键词：

碳点; 发光金属有机框架; 荧光仿生传感探针; 荧光检测; 土霉素; 利巴韦林

学位年度：

2022

学位类型：

博士

学科专业：

食品科学与工程

导师：

方国臻

中图分类号：

O657.3[光化学分析法（光谱分析法）⑨];TS207.5[食品污染度的测定]

学科分类号：

070302[分析化学];070306[化学生物学];081704[应用化学];081706[分子化工];0822[轻工技术与工程];083201[食品科学]

D O I：

10.27359/d.cnki.gtqgu.2022.000046