磁性分子印迹纳米粒子耦合SPR传感器检测牛奶中四环素的研究

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本文通过制备兼具磁性快速分离和分子识别特性的磁性分子印迹纳米粒子(magnetic molecularly imprinted polymers nanoparticles,MMIPs NPs),用以富集分离四环素(tetracycline,TC),并耦合双通道表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器,建立了一种快速、准确、高灵敏的检测TC的SPR新方法。同时考察了该SPR传感器的特异性、重现性和准确性。主要研究内容与结果如下:(1)以柠檬酸为羧基供体,采用化学共沉淀法一步制备了表面羧基化的Fe3O4纳米粒子(Fe3O4nanoparticles,Fe3O4NPs),并以此作为分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)的载体。当模板分子TC和功能单体甲基丙烯酸(methylacrylic acid,MAA)的摩尔比为1:8,羧基化Fe3O4NPs的添加量为0.5 g,以甲醇-乙酸溶液(8:2,v/v)作为模板分子TC的洗脱液,成功制备出对TC有特异识别性能,且吸附效果最佳的MMIPs NPs。对制备的Fe3O4 NPs、羧基化Fe3O4 NPs及MMIPs NPs进行了系列表征,MMIPs NPs平均粒径约为13 nm左右,略大于羧基化Fe3O4 NPs,且保持了良好的磁性能。(2)对最佳条件下制备的MMIPs NPs进行吸附性能研究。结果表明,MMIPs NPs对模板分子TC具有很高的吸附容量(35.30 mg/g),和很快的吸附速率,60 min左右即可达到吸附平衡(MMIPs NPs与TC的质量比为1:0.04)。选择性吸附实验表明,MMIPs NPs对TC具有较强的选择性吸附能力(印迹因子α为2.55),适用于TC的选择性富集分离。当TC溶液浓度为0.08 mg/mL,体积为2 mL,MMIPs NPs的添加量为10 mg,反应时间为40 min时,吸附效率可达94.10%。同时,该MMIPs NPs可重复多次使用,五次循环使用后,吸附效率仍能达到84.88%。(3)MMIPs NPs耦合SPR传感器检测TC,是利用MMIPs NPs高效富集分离TC,再将特异性结合的TC-MMIPs NPs复合物,通入巯基乙胺自组装修饰的SPR传感芯片的表面,实现TC的直接检测。该方法的线性浓度范围为5 pg/mL-100 pg/mL,线性回归方程为Y=0.33X+2.80(R2=0.9955),相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)范围为1.57%-13.33%,可检测出的最小浓度为5 pg/mL,检测限为0.98 pg/mL(S/N=3)。三个不同品牌的牛奶样品经本方法和国家标准(GB/T 21317-2007)采用的液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)进行检测,均未检出TC。通过与酶联免疫吸附法(enzyme linked immuno sorbent assay,ELISA)对三个不同品牌牛奶样品加标回收试验的结果对比,SPR法的回收率范围分别为95.70%-104.56%、96.26%-105.69%、94.79%-100.24%,RSD范围分别为2.13%-9.22%、2.67%-6.28%、4.58%-12.01%;ELISA法回收率范围分别为104%-117.33%、96.67%-107.20%、99.63%-109.20%,RSD范围分别为1.13%-4.29%、2.08%-5.32%、2.33%-6.50%。综上所述,本研究所建立的MMIPs NPs耦合SPR传感器检测TC的方法,是样品前处理和检测技术的完美结合,不仅简化了操作步骤、有效缩短了检测时间,提高了检测的准确度和灵敏度,而且特异性强、重现性和再生性好,具有良好的实际应用价值。
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