基于适配体功能化金银纳米材料比色法检测四环素

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四环素(Tetracycline,TET)是一种常见的抗生素,被广泛用于治疗细菌感染以及促进动物的生长。然而TET的残留也威胁着人类的健康,会造成耐药性菌株、四环素牙等不良后果。严格控制TET的残留,对人类的健康生活有着重要意义。开发灵敏、高效、简便的TET残留检测分析方法更是有着重要的现实意义。本文通过利用适配体(Aptamer,Apt)特异性高、灵敏度高、成本低等优势,以及贵金属纳米粒子优异的光学性能、催化性能,开发了一系列基于Apt-贵金属纳米粒子的TET的比色检测方法。研究内容包括以下几个方面:(1)TET残留物存在于我们的生活中并危害我们的健康。为了快速检测TET,我们设计了一种基于Apt控制银纳米颗粒(Silver nanoparticles,Ag NPs)聚集的TET比色适配体传感器。Apt吸附在Ag NPs表面以保护Ag NPs免受盐诱导聚集的影响并保持分散状态。溶液的颜色为亮黄色。当TET存在时,Apt从Ag NPs表面解吸,并与TET高度结合形成刚性结构复合物。没有Apt保护的Ag NPs在盐的诱导下会发生聚集,溶液颜色变为粉红色。通过比较具有不同链长的三种Apt对测定TET的效果,我们发现最短的Apt对稳定Ag NPs的效果最好。基于此机制构建的比色适配体传感器不仅灵敏、快速,而且即使同时存在TET的类似物质,如金霉素(Chlortetracycline,CTC)和土霉素(Oxytetracycline,OTC),该传感器也表现出高度的特异性。该方法在最佳实验条件下的线性范围为40~480 n M,检测限(Detection limit,LOD)为4.33n M。将该方法用于牛奶样品中的TET检测,回收率在95.14%至107.26%之间,相对标准偏差(Relative standard deviation,RSDs)在1.57%至4.95%之间。证明了该比色适配体传感器在食品安全检测中的潜力。(2)基于金纳米颗粒(Gold nanoparticles,Au NPs)的聚集和原位银金属化的双重调节,构建了一种用于测定复杂基质中的四环素类抗生素(Tetracyclines,TCs)的比色适配体传感器。Apt功能化的Au NPs可以催化对氨基苯酚和银离子(Ag+)之间的反应,促进了Ag壳在Au NPs上的原位沉积,从而形成金银核壳双金属纳米粒子(Au@Ag NPs)。当目标物存在时,Apt由于Apt-目标的相互作用而与Au NPs表面分离。随着Apt的解吸,Au NPs催化促进了Au@Ag NPs的进一步聚集,且生成的Ag壳变薄,对应于溶液颜色逐渐从橙黄色变为棕色。以A600/A410为测定信号,TCs在0.3~6.0μM范围内呈明显的线性关系,LOD为33.6 n M。特别是,该方法成功被应用于检测蜂蜜样品和人体尿液样品中的TCs,回收率在91.2%到106%之间,RSDs小4.6%。这些结果满足实际样品分析的要求。(3)提出了一种利用Apt功能化的Au NPs催化苯胺还原成聚苯胺(Polyaniline,PANI)的方法。基于Apt与目标物的特异性结合能力,我们发现Apt-TCs这种刚性结构复合物对PANI的生成有抑制作用,基于此建立了检测TCs的比色适配体传感器。在没有TCs的情况下,Au NPs在酸性条件下催化苯胺生成蓝色的PANI。在有TCs的情况下,Apt-TCs复合物的形成阻碍了PANI的生成,引起溶液颜色从蓝色逐渐变为粉色。在最优实验条件下,以A705/A530为检测信号,测得TCs在0.3~6.0μM内呈现良好的线性关系,LOD为5.01 n M。该方法被成功应用于蜂蜜样品中TCs的检测,回收率为92.1~102.3%,RSDs小于4.46%。
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