基于纳米羟基氧化物与适配体的比色和荧光传感新方法构建与应用

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传感方法是一种通过识别元件特异性结合目标分子,并将其转化为光电等信号的分析检测技术。传感技术的优势在于能够选择性地识别复杂基质中的目标化合物,无需繁琐的分离和贵重的仪器,操作简便且灵敏度较高。其中,光学传感方法所利用的检测仪器体积小、成本低,实验操作简便且生物识别方法多样性,在环境分析和食品检测中具有广泛的应用。纳米材料的快速发展,使其在多领域中得到应用,在构建光学传感方法中,常被用来作为信号探针、荧光猝灭剂和信号放大元件等,具有操作简单、提高灵敏度、降低成本等优势。核酸适配体是一段具有特殊结构和序列的核酸片段,经过筛选后它能够特异性的识别靶标分子,与抗体相比,适配体具有高选择性、易于修饰和稳定性强等优点,常在传感方法构建中被用作生物识别元件。本文利用纳米材料及核酸适配体构建了比色-荧光双模检测、比色检测和荧光偏振检测三种传感分析方法,分别用于As(Ⅴ)、抗坏血酸和赭曲霉素A的检测。具体研究内容如下:1.基于CoOOH纳米片的类氧化酶活性和对苯二胺氧化物对吖啶橙的荧光内滤效应,构建了一种比色和荧光双模分析方法用于As(Ⅴ)的检测。当As(Ⅴ)存在时,CoOOH纳米片的类氧化酶活性受到抑制,从而减少对苯二胺氧化物的产生,减弱对苯二胺氧化物与吖啶橙之间的内滤效应,体系的吸光值和荧光强度发生改变。本研究利用双模分析可以减弱受到的干扰的影响。在优化的实验条件下,As(Ⅴ)的浓度在0.01-70μM范围时,As(Ⅴ)的浓度与吸光度差值(ΔA)呈良好的线性关系,As(Ⅴ)的浓度在0.02-130μM范围时,As(Ⅴ)的浓度与荧光强度差值(ΔF)呈良好的线性关系。该方法对As(Ⅴ)的检测下限为5 n M,并且成功应用于实际水样湖水样品中As(Ⅴ)的检测。2.基于抗坏血酸(AA)的强还原性和荧光染料伊红Y在光照下的类氧化酶活性,提出了一种新颖的比色分析方法用于AA的灵敏测定。在该体系中,伊红Y受光照激发后能够生成单线态氧,并将邻苯二胺氧化成黄色氧化物。当抗坏血酸存在时,一方面AA将Fe OOH纳米颗粒还原生成Fe2+,Fe2+与伊红Y络合后抑制了其光照后的氧化性,减弱对邻苯二胺的氧化;另一方面AA和伊红Y光照后体系中的单线态氧反应,同样减少了单线态氧对邻苯二胺的氧化。基于以上两方面的作用,体系中的吸光度值在AA加入后显著降低。因此,在优化的实验条件下,根据体系吸光度值的变化实现了对AA的高灵敏检测,当AA浓度在0.1-90μM时,AA浓度与吸光度差值(ΔA)具有良好的线性关系,检测下限为60 n M。在人血清和橘子汁中对AA进行了加标回收实验,结果表明该方法在复杂的实际样品中具有适用性。3.基于核酸适体识别和偏振信号放大策略探索建立了一种新型的界面荧光偏振分析法,并以赭曲霉素A(OTA)为模型进行了分析检测。在该体系中,首先将修饰有生物素的适配体探针与修饰有荧光分子的信号探针杂交形成双链结构,再将其通过生物素与亲和素的特异性结合作用固定在微孔板内,此时得到强荧光偏振信号。当加入目标物赭曲霉素A后,适配体探针与目标物结合,使荧光信号探针游离到溶液中,体系中荧光偏振信号减弱。荧光偏振信号的变化与赭曲霉素A的浓度呈负相关,OTA浓度在24.76-148.58 n M时,OTA浓度与荧光偏振差值(ΔFP)具有良好的线性关系,检测下限为12.38 n M。该方法以适配体序列为识别元件,拓展了该方法的适用性,同时方法操作简单,能够避免体系中其他物质的干扰,具有较好的选择性。
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