随着全世界工业化进程的不断加快,海洋污染日益加剧,我国沿海地区赤潮发生次数激增,海洋生态环境与海水水质均遭受到严峻的挑战。赤潮中的有毒藻类和随工业污水排入海洋的重金属被海洋生物摄入,经过积累和转化,形成海洋生物毒素,危害食用者的健康和生命,导致严重的食品安全问题,也对我国沿海海水水质和养殖业产生了不利影响。而传统的海洋毒素检测方法专业性强,检测周期长,仪器庞大,且检测样品运输时间长,无法满足现场监测的需求,因此对海洋毒素的快速现场检测正逐渐得到重视。本论文设计和实现了基于智能手机的海洋毒素的现场快速检测仪器,主要检测国内具有代表性的贝类麻痹性石房蛤毒素(STX)和重金属离子Cr6+。设计开发了智能手机的便携式光学检测仪器(SBCA),研究了基于纳米材料的生物传感器以及针对STX和Cr6+的光学生物传感及检测方法,以实现海洋毒素的毒性评价。本论文完成的主要研究内容和创新性工作如下:1、设计了基于智能手机的新型便携式光学检测系统,实现了海洋毒素的现场快速检测本文研究了基于智能手机的便携式光学检测系统(SBCA)结构优化设计,将冷光源、光纤、中性密度镜和其他光学元件集成到SBCA中,使用智能手机作为处理器。通过蛋白质和葡萄糖标定实验表明,结果表明我们设计的SBCA与商业化酶标仪的结果具有很好的一致性,能够满足海洋毒素的实际测试。此外,SBCA具有四种颜色通道(RGB和Gray),可适用多波长颜色改变的生化实验检测。结合适用于现场快速检测或样品筛查相应的检测试剂盒,可实现对海洋毒素的现场快速的数据采集、信息共享和预警,可应用于海产品安全监测的大样本现场测试。2、提出了纳米金增强的酶联免疫方法,提高了 STX的检测灵敏度。本论文提出了三种检测STX的酶联免疫法,包括(1)间接酶联免疫法(检测限为5ng/mL,检测范围为10～200 ng/mL)(2)结合生物素-亲和素检测STX的间接竞争酶联免疫法(检测限为3.2ng/mL,检测范围为5～200 ng/mL)(3)纳米金增强的检测STX的间接竞争酶联免疫法(检测限为0.4ng/mL,检测范围为1～200 ng/mL)。加入纳米材料后,使传统的酶联免疫法检测灵敏度提高,检测限下降了12.5倍。加标回收实验表明用于检测STX的酶联免疫法的回收率为89.1～112.2%,变异系数(CV)4.6～23.2%,平均回收率超过85%,能够满足现场检测的需求。3、设计了一种基于核酸适配体的低成本和实用性的生物传感器,探索了该传感器在检测STX中的应用方法及可行性本论文提出一种结合纳米金和核酸适配体(M-30f)检测海洋毒素STX的比色法,使用我们设计的仪器SBCA检测结果表明,结合纳米金和M-30f核酸适配体检测海洋毒素STX的比色法反应时间快,检测限为314.6 ng/mL。实验结果表明,核酸适配体易制备,价格低廉,有望成为新一代对含有海洋生物毒素的海洋水产品样品进行快速筛选的检测手段。4、提出了基于细胞传感器检测海洋重金属毒素Cr6+离子的及其毒性评价的新方法,初步实验表明,该方法可用于重金属的现场快速的生物毒性评价本文提出了一种基于智能手机的光学检测系统-电子眼(Bionic e-Eye)结合细胞活性传感器(CVB)的重金属毒性评价方法。CVB是以活细胞为敏感元件,细胞计数试剂(CCK-8)为二级换能器,将细胞的活性参数转换为光学信号的细胞传感器。采用人肝癌细胞株(HepG2)构建CVB,细胞的最佳接种密度为4000 cells/well,所构建的HepG2-CVB能够在0.5～5mmol/L范围内对Cr6+离子具有线性响应,最佳检测时间为5h,检出限为0.48 mmol/L。结果表明该方法是一种便携、低成本、操作简便和高效的方法,可用于重金属的现场快速的生物毒性评价。