适配体纳米传感器增强拉曼检测牛奶中卡那霉素方法研究

发布时间：2020-04-21 03:20

【摘要】：卡那霉素是一种常用于预防或治疗牲畜疾病的氨基糖苷类抗生素。由于不当使用,卡那霉素残留物会通过动物源性食品的累积对人类造成如肾毒症,肝毒症等不同程度的危害。为保护消费者的健康安全,建立反应快捷,灵敏准确,稳定性好的检测手段用于食品中卡那霉素的监测是目前的迫切需求。当前常用于卡那霉素的检测方法有液相色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法、电化学法等,这些方法大多耗时耗力,要求复杂的检测步骤,无法满足快速检测的需求。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种灵敏性强,前处理简便,反应迅捷的检测技术。为进一步提高SERS的灵敏度和特异性识别效果,常将一些特异性修饰手段与SERS进行联用,并应用于对食品中化学物,真菌毒素等的检测。本研究联用了SERS和适配体技术并基于核壳双层纳米结构制备了两种纳米传感器,分别是制备较为简便的单链适配体传感器以及灵敏度较高的双链适配体传感器,用于牛奶中卡那霉素的痕量检测中。本文的研究内容和结果如下:(1)SERS增强基底双层金属结构纳米溶胶Au@Ag NPs的制备、优化及表征。首先通过金属还原法得到粒径不同的Au NPs,再利用种子生长法合成多种尺寸和壳厚的Au@Ag NPs。用紫外可见光谱、拉曼光谱和透射电子显微镜对所合成的纳米粒子进行表征。结果表明,当Au@Ag NPs中金核大小为30 nm,银壳厚度约为9.6 nm时,双层金属之间的耦合效应及局域表面等离子体效应达到最强,SERS信号也最强,增强因子达到7.55×10~6。此外,探索了Au@Ag NPs的重现性及稳定性。R6G在同一批6个新制备活性基底之间SERS的相对标准偏差为7.8%,在放置了30天的Au@Ag NPs上强度为新制基底的51.86%,但依然能够满足后续使用。(2)制备了基于SERS的单链适配体传感器用于牛奶中卡那霉素的痕量检测。将适配体加入修饰有4-MBA的Au@Ag NPs,利用适配体的高特异性及强亲和力,在4-MBA浓度和DNA浓度均为最优的条件下得到一种在6.67×10~(-10)到2×10~(-7)g/mL之间有着良好线性,检测限低至142 pg/mL(244 pM)的适配体传感器,对其进行了可行性及特异性评价。其后与HPLC-MS法在实际牛奶样品中的检测进行了对比,该单链传感器的检测限更低,回收率范围为90.29%-96.90%。(3)制备了基于SERS的双链适配体传感器用于牛奶样品中卡那霉素的痕量检测。将与适配体互补的互补DNA链嵌入Au@Ag NPs双层结构中,带有拉曼信号分子Cy3修饰的适配体通过碱基互补配对原则与Au@Ag NPs上的互补链结合,通过适配体与卡那霉素的强亲和力使SERS信号产生变化。该适配体传感器在浓度范围为10~(-11) 10~(-7)g/mL之间线性良好,检测限为0.90 pg/mL(1.54 pM)。经过特异性评价,该传感器在实际牛奶样品的评价中,回收率为90.4%到112%。本章的双链适配体比上一章传感器的检测精度更高,检测限更低,为牛奶中卡那霉素乃至其他抗生素的检测提供了一种新手段。
【图文】：

富集过程,系统进化,配体,指数

图 1-1 通过指数（SELEX）富集过程系统进化配体的方案[25]Fig.1-1 Scheme for systematic evolution of ligands by exponential enrichment[25]适配体筛选过程复杂繁琐，虽然还未得到可用于任意目标分子的标准化筛选流但是当前已经有多种 SELEX 技术被研究出来。负筛选 SELEX 技术可以提高适配体特异性[41]；毛细管电泳筛选（CE-SELEX）技术的分离效果强、筛选周期短、耗时适用于溶液中的筛选，同样也能使适配体的特异性更强[41]；CELL-SELEX 技术与传统SELEX 技术不同，能够基于活细胞作为靶标物[42]；荧光辅助细胞分选筛选技术（FASELEX）能够从混合液中区分出死细胞，为直接从组织或者体液中选择肿瘤或细胞的配体开创了新方式[43]；高通量测序筛选技术（HTS-SELEX 技术）可以极大地减少适体的分离时间和成本，并且能够有效降低 PCR 偏差，，但该技术的一个突破难点在于大量测序所得数据的分析[44]。1.3.4. SERS 与适配体技术联用的应用现状

原理图,适配体,土霉素,传感器检测

图 1-2 用于检测土霉素的适配体传感器检测原理[51]Fig. 1-2 Detection principle of oxytetracycline aptamer sensor[51]1.4 卡那霉素的概述1.4.1. 抗生素当前使用的抗生素主要有氨基糖苷类(aminoglyeosides）、四环素类(tetoreyelines)、β-内酰胺类(β-laetams)、大环内酯类(maeorlides)等。(1) 氨基糖苷类。它由通过糖苷键连接到药物的己糖核的两个或者更多个氨基糖组成。其原理为可以跟核糖体起相互作用反应以此来抑制合成蛋白质。因为它低廉的价格，深受农牧业的喜爱，被广泛地使用。较为主要的氨基糖苷类包括：卡那霉素，新霉素，链霉素，庆大霉素等。(2) 四环素类。四环素类抗生素拥有八氢萘环骨架，由 4 个稠环组成。四环素类抗生素
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS252.7;O657.37

【参考文献】