环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)是一种天然的或者人工合成的化合物,通过模拟和干扰内源性激素的功能来改变人体的内分泌功能。并且EDCs对内分泌系统的损害和各种癌症息息相关。大多数的EDCs进入环境后通过食物链进入人体,对人体健康造成严重的威胁。因此,针对该类污染物建立简便、快速、高效的检测方法非常必要。研究目的本实验以典型的环境内分泌干扰物己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)为研究对象,基于免疫学(抗原-抗体)反应原理,构建具有高灵敏度、高特异性的压电免疫传感器,最终实现环境样品中内分泌干扰物的快速检测。研究方法1.以石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)为实验平台,通过自组装技术在石英晶体表面制备能够特异性识别DES的生物敏感膜。将金纳米颗粒(Au nanoparticles,AuNPs)和DES抗体偶联,增加抗体的质量进行信号放大。利用免疫竞争法检测DES小分子,构建QCM免疫传感器,绘制标准曲线并进行检测,根据标准曲线方程计算最低检出限。对相同浓度的DES及其结构功能类似物进行检测,评估QCM免疫传感器的特异性。2.在此基础上,将五个金电极蒸镀于单个硅酸镓镧晶体上,制备阵列式的硅酸镓镧晶体传感器(Langasite crystal microbalance,LCM)。基于分子自组装原理,在五个金电极上制备特异性识别DES的敏感膜,通过参比实验和多次重复测量研究该阵列式传感器的可靠性;通过同时检测不同浓度的DES抗体,观察不同浓度抗体和金电极表面结合后引起的信号响应趋势,验证该传感器的高通量检测效率。研究结果1.AuNPs的表征结果:金纳米颗粒分布均匀,粒径大约为40 nm。氨基化后的金纳米颗粒的傅里叶红外光谱图中具有明显的C-N伸缩振动峰,氨基含量约为5.4 nmol/mg。2.QCM免疫传感器构建条件优化结果:15 nmol/L的金纳米颗粒和7μg/mL的DES抗体为最佳的偶联比;2.2 mg/mL的DES完全抗原为最佳的抗原固定浓度;14μg/mL的金纳米颗粒-抗体偶联物为最佳偶联物浓度。3.QCM免疫传感器的检测结果:该免疫传感器具有很好的特异性,检测范围在0.16 ng/mL~500 ng/mL之间,最低检测限为0.13 ng/mL,牛奶样品的加标回收率范围在98.00%~104.80%之间,与国标法高效液相色谱-质谱联用法具有较好的可比性。4.LCM阵列式传感器检测结果:在参比实验中,空白组和实验组的频率变化量表现出明显的不同。在同一晶体的不同阵列单元上,相同浓度DES抗体引起的频率变化量基本一致,随着DES抗体浓度的增加,频率变化量呈现出上升的趋势。结论在最优条件下,QCM免疫传感器能够在30 min内完成对目标物质的检测。与传统的大型仪器方法相比,本实验的研究方法操作简单,分析速度快,具有更宽的检测范围和更低的检测限。并且成功研制了阵列式硅酸镓镧晶体传感器,初步实现了DES的阵列化检测。