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食源性疾病每年造成约四十二万人死亡,其中约三分之二的患者因感染食源性病原体引发的疾病而死亡。金黄色葡萄球菌产生的肠毒素是食物中毒的主要致病毒素,其中金黄色葡萄球菌肠毒素B(SEB)是引起葡萄球菌食物中毒的主要蛋白毒素之一。食用被SEB污染的食物,如牛奶、果汁,易产生呕吐、腹泻等中毒表现。少量的SEB即可导致中毒,例如SEB对猴子和小鼠的半数致死剂量为0.02μg/kg。SEB具有耐高温、耐酸碱、易制备成气溶胶等特点,不仅与食物中毒有关,还被疾病控制和预防中心(CDC)列为潜在的B类生物武器战剂。因此,准确检测SEB对预防食物中毒和反恐预警都有重要意义。目前报道的SEB检测方法主要包括色谱、质谱、电化学以及光谱等方法。以上方法大多需要繁琐的预处理,或对探针进行复杂的标记,专业人员在实验室进行操作,限制了在条件有限的环境中对SEB的检测。为了解决上述问题,本文以SEB抗体作为识别单元,分别以金属有机框架(MOF)、金属有机凝胶(MOG)及稀土元素标记的荧光微球(CM-EUs)为信号报告单元,构建了三种SEB光谱分析新方法,实现了 SEB的灵敏、快速检测。具体工作如下:(1)以金属有机框架作为新型免标记共振光散射探针用于SEB的检测。首先利用2-甲基咪唑(2-mIM)作为配体,与中心离子Zn2+合成了金属有机框架沸石咪唑酸盐骨架-8(ZIF-8)。由于ZIF-8的配体2-mIM能被H2O2氧化,使ZIF-8的结构被破坏,导致ZIF-8的共振光散射强度降低,因此我们将该反应与双抗免疫夹心检测相结合构建了共振光散射分析新方法实现了 SEB的检测。当加入SEB后,在96孔板中可以形成抗体/SEB/辣根过氧化物酶修饰的抗体(Ab/SEB/Ab-HRP)三明治免疫夹心复合结构。随后将H2O2加入到96孔板中,HRP可以消耗H2O2,接着将反应后的H2O2加入到ZIF-8溶液中。由于H2O2被HRP消耗,氧化2-mIM的能力较弱,ZIF-8保持较高的散射强度。当体系中没有SEB时,无法形成三明治免疫夹心复合结构,随后加入的H2O2不会被消耗,此时H2O2的量较多,氧化2-mIM的能力较强,导致ZIF-8的散射强度降低。通过加入SEB前后ZIF-8散射强度变化即可实现SEB的定量检测。实验结果表明,散射强度变化值与SEB的浓度在7-500 ng/mL范围内具有良好的线性关系,检测限(3σ)为2.08 ng/mL。最后我们将该方法成功用于食品基质中SEB的准确检测。(2)以金属有机凝胶作为新型免标记荧光探针用于SEB的检测。由于上述方法的稳定性和灵敏度还有待提高,我们进一步合成了一种金属有机凝胶,利用荧光作为信号输出,实现了 SEB的准确灵敏检测。我们用3,5-二羧基苯基硼酸(BBDC)作为有机配体与中心离子Fe3+合成Fe-MOG。H2O2可以与BBDC发生亲核反应,导致Fe-MOG荧光增强。我们将该反应与双抗免疫夹心结合构建了荧光分析新方法实现了 SEB的检测。当加入SEB时,在96孔板中形成Ab/SEB/Ab-HRP三明治免疫夹心结构,随后将H2O2加入到96孔板中,HRP可以消耗H2O2,接着将反应后的H2O2加入到Fe-MOG溶液中,由于H2O2被HRP消耗,增强Fe-MOG荧光的能力较弱,Fe-MOG保持较低的荧光强度;当体系中没有SEB时,无法形成三明治免疫夹心结构,随后加入的H2O2没有被消耗,此时H2O2的量较多,导致Fe-MOG 的荧光强度增加。通过加入 SEB 前后 Fe-MOG 荧光强度变化即可实现 SEB的定量检测。结果表明,荧光强度的变化值与SEB的浓度在0.1-500 ng/mL范围内有良好的线性,检测限(3σ)为80 pg/mL。我们将该方法用于橙汁和鲜牛奶中SEB的加标回收检测,回收率为90.2-107.9%。以上结果表明,本方法对SEB的检测具有优异的准确度和灵敏度。(3)基于离心式微流控芯片的POCT新方法用于SEB的即时检测。虽然上述两种方法都实现了 SEB的准确、灵敏检测,但都需要专业人员在实验室操作,难以实现现场快速检测。基于此,我们进一步构建了利用离心式微流控免疫芯片检测SEB的POCT(Point-of-caretesting)新方法。该方法以SEB的抗体为识别单元,以稀土元素掺杂的荧光微球(CM-EUs)作为信号输出单元。首先将CM-EUs与SEB的抗体(Ab1)偶联构建可以特异性识别SEB的CM-EUs-Ab1探针,然后将CM-EUs-Ab1、一抗(CAb)和二抗(SAb)分别修饰在芯片的结合区、T区以及C区。当SEB加入到微流控免疫芯片时,SEB首先与结合区偶联SEB一抗的荧光微球(CM-EUs-Ab1)结合,在毛细力驱动下,沿着反应通道流动,在T区被SEB的抗体(CAb)捕获,形成三明治免疫夹心复合结构(CM-EUs-Ab1/SEB/CAb)。剩余的CM-EUs-Ab1流到C区,与二抗(SAb)结合。最后将微流控免疫芯片放入便携式干式荧光分析仪中进行离心、检测。SEB浓度与T区和C区产生的荧光强度比值(FT/Fc)成正比。结果表明,荧光强度比值的变化与SEB的浓度在0.1-250ng/mL范围内有良好的线性,检测限(3σ)为68pg/mL,且在12分钟内即可完成整个检测过程。该方法已成功用于尿液、橙汁及牛奶等复杂样品中的加标回收检测,回收率为91.0-108.0%。利用荧光强度的比值作为信号输出实现了 SEB的定量检测,同时减少了背景干扰,提高了检测结果的稳定性和准确度;该方法将实验所需试剂全部集成到芯片上,检测人员只需要完成加样步骤以及简单的参数设置,即可实现SEB的现场快速检测。此外,该芯片在35天内具有良好的稳定性,因此该芯片有望进一步开发成试剂盒。总之,在本研究中,我们构建了三种用于SEB检测的光谱分析新方法,其中以MOF、MOG作为探针的光谱分析新方法具有探针免标记、检测灵敏度高的优点,而基于离心式微流控芯片的POCT新方法具有操作简便、检测快速、无需大型仪器和专业操作人员的优点。以上方法都成功用于复杂样品中SEB的准确检测,对于食品安全检测及生物反恐预警具有重要意义。