前言

赭曲霉毒素A（Ochratoxin A, OTA）是一种广泛存在于谷物、坚果、葡萄、干果和葡萄酒中的真菌毒素，主要由曲霉属和青霉属真菌产生。OTA具有潜在的肾毒性、致癌性、基因毒性和免疫毒性，对人类健康构成严重威胁。由于其高度稳定性和抗代谢降解性，快速、选择性和灵敏的OTA检测方法对食品安全和质量控制至关重要。传统的检测方法如液相色谱（LC）和质谱（MS）虽然准确，但设备昂贵且需要实验室条件，难以用于现场快速检测（POCT）。因此，开发一种便携、低成本且高灵敏的OTA检测平台具有重要的现实意义。

近年来，智能手机与电化学传感技术的结合为POCT提供了新的解决方案。基于纳米材料和适体的识别元件能够显著提高检测灵敏度。然而，许多电化学方法涉及复杂的多层自组装过程，降低了杂交效率和选择性。为了解决这些问题，本研究开发了一种基于双功能金属有机框架（MOF）Fe-MIL-88的双模式适体传感器，结合了比色、电化学和智能手机检测，实现了OTA的高灵敏检测。

研究内容

本研究设计了一种基于Fe-MIL-88的双模式适体传感器，用于OTA的检测，见图1。Fe-MIL-88既具有纳米酶活性，能够催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）底物，又具有电化学信号放大功能，能够通过电流响应或颜色变化实现OTA的定量检测。通过滚环扩增反应（RCA），Fe-MIL-88信号探针的局部浓度得到显著提高，进一步增强了检测灵敏度。

图1. 双模POCT平台示意图

结果与讨论

1、Fe-MIL-88的合成与表征

通过透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对合成的Au NPs@Fe-MIL-88复合材料进行了表征。结果表明，Fe-MIL-88呈八面体结构，Au NPs均匀吸附在其表面，成功合成了Au NPs@Fe-MIL-88复合材料。X射线光电子能谱（XPS）分析进一步证实了Fe、O、N、C和Au元素的存在，表明Au NPs成功嵌入Fe-MIL-88中。

2、传感器的可行性验证

通过聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）验证了设计的DNA序列的可行性。实验表明，mDNA与OTA适体的杂交以及RCA反应的成功进行，确保了传感器的可行性。电化学实验结果显示，在OTA存在的情况下，Fe-MIL-88信号探针通过RCA反应与磁性微球（MBs）表面结合，产生了高电流响应。比色实验也证实了Fe-MIL-88的纳米酶活性，能够催化TMB氧化，产生颜色变化。

3、检测性能优化

通过优化实验条件，确定了最佳的引物探针浓度、RCA反应时间和OTA孵育时间。实验结果表明，当引物探针浓度为0.8 µM、RCA反应时间为50分钟、OTA孵育时间为60分钟时，传感器的检测性能最佳。

4、传感器的分析性能

在最佳条件下，传感器对OTA的检测范围在1 fg/mL至250 ng/mL之间，电化学模式的检测限（LOD）为0.22 fg/mL，比色模式的LOD为0.25 fg/mL。智能手机的RGB模式检测限为0.4 fg/mL。与现有的OTA检测方法相比，该传感器具有更宽的线性范围和更低的检测限。

5、选择性与稳定性

通过使用其他毒素（如赭曲霉毒素B、玉米赤霉烯酮等）作为干扰物，验证了传感器对OTA的高选择性。实验结果表明，即使干扰物浓度是OTA的10倍，传感器的响应仍然很低，表明其对OTA的选择性优异。此外，传感器在4°C下储存10天后，电流响应和比色信号均保持稳定，显示出良好的重现性和稳定性。

6、实际样品检测

该传感器成功应用于玉米、小麦和红葡萄酒样品中OTA的检测。通过与商业酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒的比较，结果显示该传感器的检测结果与ELISA试剂盒一致，表明其在复杂食品样品中的适用性。

结论

本研究开发了一种基于Fe-MIL-88的双模式适体传感器，结合了比色、电化学和智能手机检测，实现了OTA的高灵敏检测。该传感器具有操作简单、成本低、选择性好和灵敏度高的特点，能够在1 fg/mL至250 ng/mL的范围内检测OTA，检测限低至0.22 fg/mL。通过实际样品的检测，验证了该传感器在食品安全监测中的潜在应用价值。未来，该技术有望在食品安全和环境监测领域得到广泛应用。

参考文献

Li YL, Chen YY, Xie FT, Li QX, Yang T, Yang YH, Hu R. Smartphone-based dual-mode aptasensor with bifunctional metal-organic frameworks as signal probes for ochratoxin A detection. Food Chem. 2025 Feb 1;464(Pt 1):141540. doi: 10.1016/j.foodchem.2024.141540. Epub 2024 Oct 5. PMID: 39418951.