基于Eu的时间分辨荧光探针的制备与应用的研究

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环境和食品中的真菌毒素、农药和兽药等污染物严重威胁人类的健康。目前,对有机污染物的检测手段主要依靠色谱和质谱等大型仪器,但随着检测样本数量不断增加,检测时效要求不断提高,耗时长、操作繁琐、成本高昂的传统检测方法难以满足越来越高的检测要求。因此,开发简便、即时和准确的检测方法以应对环境和食品中复杂的检测要求非常迫切。稀土金属荧光寿命长,发射带宽窄,斯托克斯位移大的特点,可以有效避免背景荧光的干扰,为检测方法的准确性提供保障。免疫分析操作简便、耗时短为即时检测提供可能。目前,我国在基于稀土荧光材料的均相时间分辨荧光免疫分析(TR-FRET)和侧流免疫分析(LFIA)的系统性研究上还有不足。因此,本论文分别通过有机、无机、高分子三种方式制备了四种基于Eu的时间分辨荧光探针,用于TR-FRET和LFIA,系统性的创建了用于环境和食品样品中抗生素和真菌毒素的快速检测方法。主要工作及研究创新点如下:1.通过有机合成制备Eu的穴状配合物Eu-PCY,联吡啶中的氮为Eu3+的配位提供条件,合适的空腔尺寸使Eu3+被包裹进有机框架中,避免H2O分子猝灭Eu3+的荧光。Eu-PCY的量子产率高达11.2%,荧光寿命达到1244μs。基于Eu-PCY建立高度灵敏且无需清洗的TR-FRET方法应用于环境样品中四环素(TC)的检测。在最佳参数条件下,LOD(IC10)和IC50分别为0.0106 ng/mL和0.4188 ng/mL。结果表明该方法具有较好的灵敏度和稳定性。与传统的ELISA相比,本方法背景干扰少,只需一步操作,无需洗涤程序,通过30 min孵育即可获得检测结果,缩短了检测时间。2.在处理环境问题的过程中,清除污染物是避免持续危害的有效方法。因此,去除和检测污染物同样重要。本论文第三章合成一种新型双功能Eu/Zr-MOF探针,该探针具有Eu3+独特的发射和Zr-MOF的高吸附性能,从而能够实现同时对TC传感和吸附。通过传统的水热法合成Eu/Zr-MOF。在水溶液中,Eu3+将优先与TC分子配位,而TC又充当天线,以增强Eu3+的特征荧光。基于此,Eu/Zr-MOF可以在宽动态范围(1.00-500 ng/mL)和低检测限(0.92 ng/mL)的情况下感测TC。此外,Eu/Zr-MOF对TC吸附容量高达289 mg/g。本章工作提出的双功能材料为处理环境问题提供新的思路。3、TR-FRET和Eu/Zr-MOF都能实现快速检测,但是,现阶段在实际应用中更能满足即时检测要求的是LFIA。LFIA是利用层析原理对检测样品分离,通过标记的免疫蛋白的特异性识别实现定性或定量。在LFIA中,荧光探针的高稳定、强荧光、易标记和低干扰一直是研究的目标。因此,本论文的第四章是根据LFIA的特点和要求,合成了Eu-MOF,它是直径为250-400 nm的球形颗粒。Eu-MOF利用MOF的多孔特性,克服了使用复杂交联剂的缺点,只需接触即可交联抗体蛋白,简化了检测程序。基于Eu-MOF建立检测玉米中的黄曲霉毒素B1(AFB1)的TR-LFIA方法。通过条件优化,LOD(IC10)为0.149 ng/mL,远小于国家对AFB1的限量标准,可用于玉米中AFB1的快速检测。4、在实际应用中,复杂基质是影响分析准确性的关键干扰因素。因此,本论文的第五章合成表面羧基化的Eu的聚乳胶微球(Eu-CPS)。由于高分子聚合物的包裹,Eu-CPS化学稳定性高,荧光寿命达到534μs。基于此探针建立检测玉米赤霉烯酮(ZEN)的TR-LFIA方法。通过加标回收实验对四种真实样品(小麦、玉米、大米、饲料)进行检测,在混合基质中LOD达到0.052 ng/mL,回收率范围为79.2-106.5%,RSD为6.7-11.5%。结果表明,此检测方法有足够的准确性和稳定性,可以用于检测粮食或饲料中的ZEN。
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