形貌调控的纳米金构建可抛式电化学适配体传感器及其黄曲霉毒素检测研究

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霉菌毒素毒性强,危害性大,发展简便快捷、灵敏可靠的分析方法具有十分重要的意义。电化学分析方法具有检测灵敏度高、响应速度快、可靠性高、仪器成本低、操作简单等优势。本文选用氧化铟锡电极(ITO)、丝网印刷碳电极(SPCE)为基底,以不同形貌的纳米金(金纳米花(AuNFs)、金纳米线(AuNWs)、金纳米笼(AuNCs))为功能纳米材料,以差分脉冲伏安法(DPV)、电化学交流阻抗谱(EIS)为检测手段,发展了一系列操作简单、成本低廉、检测灵敏的可抛式电化学适配体传感器,应用于灵敏检测单一黄曲霉毒素亚型或同时检测两种黄曲霉毒素亚型。具体研究内容如下:1、在ITO表面上原位生长AuNFs制得AuNFs修饰的ITO(ITO-AuNFs),将二茂铁(Fc)标记的适配体(Apt-Fc)和亚甲基蓝(MB)标记的巯基cDNA(cDNA-MB)形成互补链修饰在ITO-AuNFs表面,构建比率型可抛式电化学传感器。由于DNA双链的刚性结构,Apt-Fc的Fc端靠近电极表面,而cDNA-MB的MB端远离电极表面。当AFB1存在时,适配体与目标物特异性结合形成复合物(Apt-Fc/AFB1)而脱离电极表面,由于cDNA-MB失去刚性结构,MB端靠近电极,使得MB的DPV信号增大,Fc的DPV信号减小。在此过程中,引入Exo I将Apt-Fc/AFB1分解,释放出的AFB1进入下一轮循环,形成了目标物的循环利用,提高了适体传感器的灵敏度。在0.1 pg mL-11000 pg mL-1范围内,该传感器与AFB1的浓度对数呈现良好的线性关系,检出限(LOD)为0.03 pg mL–1(S/N=3)。2、在ITO表面上原位生长AuNWs制得AuNWs修饰的ITO(ITO-AuNWs),利用巯基cDNA(包括cDNA1和cDNA2:分别与AFB1适配体(Apt1)、AFB2适配体(Apt2)互补)和Fc-Apt1(Fc标记的Apt1)、MB-Apt2(MB标记的Apt2)构建电化学适配体传感器应用于同时检测AFB1和AFB2。在目标物存在时,适配体与目标物特异性结合形成Fc-Apt1/AFB1和MB-Apt2/AFB2复合物而脱离电极表面,使得Fc、MB的电化学信号均减小。在目标物检测过程中,引入Exo I形成目标物的循环利用,使适体传感器的灵敏度得以提高。优化条件下,所构建的适体传感器对AFB1和AFB2均具有良好的电化学响应,其线性响应范围分别为0.08 pg mL-1250 pg mL-1和0.4 pg mL-11250 pg mL-1,LOD分别为0.03 pg mL-1和0.13 pg mL-1(S/N=3)。3、作为贵金属,金的价格昂贵,提高修饰在电极表面的纳米金的金原子利用率可以有效降低适配体传感器的制备成本。以Ag纳米立方(AgNCs)为模板制备多孔中空金纳米笼(AuNCs),将AuNCs静电组装在阳离子聚合物修饰的SPCE表面,再将巯基末端的AFB1适配体(Apt-AFB1)通过Au-S键修饰在AuNCs内外壁表面,构建了阻抗型电化学适配体传感器应用于AFB1的免标记检测。由于AuNCs的内外壁均可用于适配体修饰,使得金原子利用率得到了有效提高。当目标物存在时,适配体和目标物特异性识别形成Apt-AFB1/AFB1复合物,阻碍电子在SPCE表面的传递,造成电子传递阻抗增加。在0.1 pg mL-1100 ng mL-1浓度范围内,该适配体传感器的电子传递阻抗值与AFB1的浓度对数呈现良好的线性关系,LOD为0.03 pg mL-1(S/N=3)。
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