基于纸基微流控生物纳米传感技术的食品安全快速检测

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食品安全作为最基本的民生之一,与我们的生活密切相关。真菌毒素中毒以及食品过敏作为影响食品安全的两个重要因素,严重威胁着人们的生命健康,并且给我国的医疗卫生系统带来巨大压力。目前食品安全检测领域较为主流的检测方法需要庞大的设备和经过培训的操作人员,且一般情况下很难走出实验室,因此无法应用于日常生活。为克服传统食品安全领域检测方法的缺点,研究更特异、更快捷、更敏感的低成本的便携式检测新方法,具有重大的理论意义和应用价值。基于纸的分析设备为食品安全部门发展小型化、简单化和低成本的分析方法提供了一条途径。本文构建了基于纸基微流控芯片的食品安全快速检测平台,采用电化学检测手段,将样品操作、纸支撑微电极、纳米电化学传感器、适配体-抗原免疫反应机制等整合在一起,做到真正意义的便携,从而实现低成本、批量化的生产。具体内容如下:(1)设计基于折纸技术的纸基微流控芯片,一方面该芯片能够实现双重目标源的检测,另一方面制作成折纸结构避免工作电极修饰过程中的交叉污染。然后对该芯片进行功能化修饰构建花生过敏原Ara h1适配体生物传感器。这里采用黑磷纳米片修饰工作电极来实现花生过敏原Ara h1的高灵敏度检测。经研究,适配体固定时间为1 h,适配体浓度为5μM,适配体-Ara h1结合时间为20 min,为检测花生过敏原Ara h1的最佳条件。在该条件下,检测Ara h1的动态浓度范围为50-1000 ng/m L,经计算,所研制的纸基微流控纳米电化学适配体传感器的检测限可达21.6 ng/m L。(2)设计一种共用对电极与参比电极的纸基微流控芯片,同时采用二维结构单独放置两个工作电极,同样可以实现双重目标源的检测。后续对芯片进行功能化处理,构建了可同时检测黄曲霉毒素B1(AFB1)和赭曲霉毒素A(OTA)的适配体生物传感器。利用黑磷-金(BP-Au)复合纳米材料对该传感器的性能进行增强。两个传感器同时进行条件优化,综合后得到的最佳条件为AFB1适配体浓度2μM,OTA适配体浓度1μM,适配体固定时间4 h,反应结合时间20 min。然后采用差分脉冲伏安法(DPV)检测浓度为0.5-10 ng/m L的AFB1和OTA标准溶液,二者的检测限分别为0.23 ng/m L和0.39 ng/mL。
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