乌药

注册

 

发新话题 回复该主题

开发基于碳量子点的横向流动免疫分析法灵敏 [复制链接]

1#
公益慈善北京中科在行动 https://auto.qingdaonews.com/content/2018-06/19/content_20138493.htm

黄曲霉毒素(AF)是真菌毒素的一大类,由真菌如镰刀菌、曲霉和青霉属。黄曲霉毒素,尤其是黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)和黄曲霉毒素M1(AFM1)已知具有致癌性、致突变性、致畸性,并且与人类的多种健康风险相关。食品和乳制品中存在的黄曲霉毒素对人类构成重大风险。AFM1是AFB1的羟基化形式,主要分泌在消耗AFB1的哺乳动物的乳汁中。食用受AFM1污染的食物(如牛奶和奶制品)会导致严重的健康问题,包括免疫反应降低、感染易感性增加、急性中毒(黄曲霉中毒)和肝脏功能下降。由于其肝毒性和潜在致癌性,国际癌症研究机构已将AFM1定为I类致癌物。欧盟委员会和美国食品药品监督管理局等不同监管机构已将牛奶中AFM1的最高允许水平分别严格规定为25ng/kg和0.5μg/L。因此,监测食品中AFM1的存在对于保护消费者免受其危害和确保食品质量至关重要。

近日,旁遮普大学HarpreetSingh选择N掺杂量子点(CQD)作为免疫分析开发的光学传感材料,该材料具有高光致发光特性、低毒性、高生物相容性和良好的稳定性等特点。CQDs/Ab免疫传感器和AFM1之间的相互作用导致CQDs/Ab复合物的荧光强度降低。该方法对AFM1的检测具有可靠的灵敏度、选择性和稳定性。在检测范围为0.2-0.8ng/mL,检测限为0.07ng/mL。此外,该传感器还可以在加标的牛奶样品中实现AFM1检测。此外,合成的探针可以固定在纸条上,用于开发可以有效检测牛奶样品中AFM1的横向流动分析法。目前的工作有望为开发用于检测食品中AFM1的灵敏、选择性和便携式纳米传感器提供一种有效的方法。开发的传感器原型还可用于快速检测食品中存在的一系列其他毒素。

TOC原理示意图

由柠檬酸(CA)和聚乙烯亚胺(PEI)分别作为碳源和氮源,通过一步水热法获得的N掺杂CQD。由于CA和PEI都由多个官能团组成,因此CQD由两种前体分子的大网络形成,以实现PEI(胺基)和CA(羧基)之间的共价连接。合成的CQD的结构和表面形态如图1A,为准球形结构,平均直径8nm,晶面d间距为0.2nm。图1B表示CQD的元素组成用能量色散X射线分析(EDX)进行分析。样本主要含有碳、氮和氧,从而证实了合成不含任何杂质的纯氮掺杂CQD。CQDs和CQDs/Ab免疫传感器的光谱表征用紫外-可见吸收和光致发光进行光谱。图1C表示UV-Vis吸收光谱合成的N掺杂CQD在nm处表现出典型峰,由于一些官能团的n→π*跃迁,包括C=O双键。此外,nm处的特定峰与CQD碳质核心中芳香域的π→π*跃迁有关。不同激发波长下,N掺杂的光致发光(PL)光谱如图1D。

图1合成的N掺杂CQD的表征(A)N-CQD的HRTEM图像(插图显示晶面间距)。(B)EDX光谱显示CQD的元素组成。(C)CQD的光学特性:吸收光谱、激发光谱和发射光谱。(D)CQDs在不同激发波长下的荧光光谱(插图显示了CQDs在紫外光照射下的照片)。(图来自FoodChemistry)

图2CQDs和CQDs/Ab的紫外吸收光谱和FTIR光谱(图来自FoodChemistry)

在紫外-可见光谱中在CQDs/Ab免疫传感器(图2A)中,没有观察到明显的峰在nm处可能是AFM1抗体偶联的结果在N掺杂CQD的表面上。N掺杂的CQD在自然光条件下是透明的;然而,它们在紫外光照射下呈现出明亮的蓝色。这一观察结果证实了合成的CQD。N掺杂CQDs和CQDs/Ab传感器的FTIR光谱(图2B)。N掺杂的CQD在和cm-1处拉伸和振动与O-H和N-H基团有关,表明表面存在羟基和胺(NH2)官能团。此外,在CQD上偶联抗体后,在cm-1处的宽吸收带减少到cm-1处的较窄吸收带。这一观察表明在AFM1抗体的羧基部分(通过EDC/NHS偶联激活)和CQD的胺基之间形成了酰胺键。cm-1处的条带对应于酰胺键,证实了CQD和AFM1抗体之间的酰胺化反应。此外,和cm-1处的能带可归因于分别存在于酰胺键中的C=O和C-N伸缩振动。因此,FTIR数据成功地证实了AFM1抗体在胺基能化CQD上的生物偶联。

图3A)CQDs/Ab在不同激发波长下的荧光光谱(B)CQDs/Ab免疫传感器单独的发射光谱,以及与0.2ng/mLAFM1(λext=nm)孵育后的发射光谱。(C)pH值对CQD/Ab免疫传感器荧光强度的影响(λext=nm,λem=nm)。(图来自FoodChemistry)

不同激发波长下的CQDs/Ab免疫传感器的光致发光(PL)光谱(图3A),以表征荧光发射性能。在nm激发时,CQDs/Ab溶液的荧光强度略低于单独的CQDs荧光强度的这种降低可能与抗体分子在CQD表面上的引入有关,后者吸收了部分激发能量。将随机浓度的AFM1(例如1ng/mL,在PBS缓冲液中)添加到CQDs/Ab探针中再次引起明显的荧光猝灭,如图3B所示。该光学响应已被用于开发AFM1的CQDs/Ab传感器。关于pH值(从pH3到10)对CQDs/Ab溶液性质影响的研究表明,在pH6-7附近有最大荧光强度(图3C)。

图4CQDs/Ab免疫传感器对AFM1的荧光检测(A)CQDs/Ab在不同AFM1浓度(0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1ng/mL)存在下的荧光光谱0.1MPBS)(λext=nm)。(B)不同浓度AFM1下CQD/Ab荧光猝灭程度的曲线(插图:线性校准曲线)。(图来自FoodChemistry)

在优化的实验条件下,研究了CQDs/Ab探针对不同浓度AFM1(0.01-1ng/mL)的荧光响应。如图4A所示,CQDs/Ab探针的荧光强度随着AFM1浓度的增加而逐渐降低。CQDs/Ab传感器的这种荧光猝灭行为非常敏感(例如,甚至到1ng/mL)并且相当快。纳米传感器的这种浓度依赖性荧光猝灭是由于AFM1与负载有AFM1抗体的CQD结合后可用的CQDs/Ab探针有效激发能减少所致。已将分析物浓度与荧光猝灭作图(图4B),并在0.2和0.8ng/mL之间达到线性关系。根据S/N=3的标准公式,计算得到制备的纳米传感平台的检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.07ng/mL和0.21ng/mL。

亮点:使用柠檬酸和聚乙烯亚胺合成了高光致发光碳量子点(CQD);CQD与抗黄曲霉毒素M1(AFM1)抗体偶联,用于开发纳米传感器;纳米传感器显示AFM1的LOD为0.07ng/mL;基于CQDs的横向流动测定已被证明可用于牛奶中的AFM1检测。

往期回顾

基于时间分辨荧光微球试纸条快速现场定量测定功能性食品中的去甲乌药碱

《AnalyticalChemistry》论文:基于长时间化学发光的POCT用于便携式可视化的致病菌检测及原位灭活

基于微流体的时间分辨荧光免疫测定法检测谷物中的AFB1、ZEN和DON

基于SERS-FET双模生物传感器用于微囊藻毒素-LR定性定量检测

用于快速检测黄曲霉毒素的单步非竞争性免疫复合物免疫分析方法

DNA-AgNCs/Cu2+体系以“Turnon”策略灵敏检测草甘膦

与智能手机平台集成的注射器-用于现场有机磷杀虫剂比色/荧光双模式检测

集成便携式智能手机APP的比率荧光探针用于异丙醇的高灵敏检测

预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇
分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题