用于高效灵敏检测真菌毒素的石墨烯的3D金纳米薄膜材料
原创 发布时间:2023-01-12 浏览次数: 657 来源: 徐文星

核心提示:真菌毒素是真菌或霉菌的一类有毒次生代谢物,很容易污染食物和水,由于其致癌、具有肾毒性等,对人类健康和食品安全构成巨大威胁。


  真菌毒素是真菌或霉菌的一类有毒次生代谢物,很容易污染食物和水,由于其致癌、具有肾毒性等,对人类健康和食品安全构成巨大威胁。食品监管局(FAO)估计,世界上25%的农产品受到真菌毒素的污染,这对人口众多的发展中国家来说是一个严重的安全问题。与其他危险物质相比,检测真菌毒素更具挑战性。首先,真菌毒素通常是不可生物降解的,易被食物链生物积累和浓缩。即使是食物中的微量真菌毒素也会产生累积的破坏作用。其次,一种食物或农产品中多种真菌毒素共存是一种普遍现象,可能会对人类和动物产生协同或添加性损害。传统的真菌毒素检测方法主要包括高效液相色谱(HPLC)、液相色谱法(LC)、色谱串联质谱法(LC-MS/MS)和酶联免疫吸附法。尽管这些方法具有成熟度和准确性的优势,但它们在现场测试中的应用有限,因为它们需要昂贵的仪器、训练有素的操作员、复杂的样品预处理和较长的测试时间(约2-4小时)。因此,迫切需要一种快速技术来同时和敏感地检测多种真菌毒素,以保护消费者安全和减少经济损失。

  免疫色谱分析(ICA)被认为是最有前途的护理点测试(POCT)方法,因为它具有便利性、及时反馈、简单性和低成本等独特优势。胶体金纳米颗粒(AuNP)是ICA系统中最常用的信号标签,因为它们的合成简单,并支持裸眼检测。然而,比色信号输出薄弱和缺乏定量能力是基于AuNP的ICA实现对多个目标的敏感检测的严重障碍。近年来,ICA系统引入了几种新型信号模型,以有效提高灵敏度和准确性,如磁信号、化学发光、表面增强拉曼光谱(SERS)和荧光。在这些技术中,SERS是一种强大的振动光谱技术,与荧光或基于化学发光的ICA相比,SERS-ICA有三个特征优势,包括用于多路复用分析的窄带宽和高分辨率的光谱峰值,良好的光稳定性,允许长期监测,以及复杂样本中没有任何自荧光的低背景。SERS纳米标签是SERS-ICA的核心,通常由金属(主要是Au,Ag)纳米颗粒(NP)作为增强基质,吸附拉曼报告分子以产生特征信号,以及识别目标的特异性抗体组成。

  石墨烯氧化物(GO)是一种二维蜂窝状碳片,具有巨大的表面积、出色的电子导电性、出色的稳定性和分散性,以及丰富的表面基团(如羧基、环氧基、羟基),用于生物分子共轭,因此可以作为与其他纳米材料集成的实用支撑物,以产生更好的性能。此外,之前的许多研究表明,GO纳米片与其他纳米材料(如AuNP、AgNP、Fe3O4)或异原子掺杂原子掺杂(如N、B、S)相结合可以改变物理化学性能或提高所形成纳米复合材料的性能。例如,加载或生长的基于GO的基质与Au/Ag NPs可以极大地提高SERS生物传感器的稳定性和活性。

  在这项工作中,提出了一种基于GO的三维(3D)Au纳米片(GO@Au-Au),并引入了SERS-ICA系统中,用于快速、多路复用和超灵敏检测复杂样品中的真菌毒素(图1)。薄膜式GO@Au-Au纳米结构由三部分组成:作为均匀内衬底的薄GO@Au纳米薄膜(400-800 nm),作为内置纳米间隙的0.5 nm PEI中间层,以及许多外部组装的30 nm AuNP,以提供更大的表面积和多个SERS点。证明了薄膜型GO@Au-Au标签的突出性能,包括出色的稳定性、单分散性、卓越的SERS活性和巨大的反应接口,并证明适合多路复用ICA系统,这显然优于传统的球形SERS标签。实验结果表明,基于GO@Au-Au的SERS-ICA可以快速同时检测三种常见的真菌毒素,即伏马菌素B1(FB1)、黄曲霉毒素B1(AFB1)和玉米赤霉烯酮(ZEN),检测的低限(LOD)分别为0.529、0.745和5.90 pg/mL(图2)。LOD视觉信号和SERS信号分别比基于AuNP的SERS-ICA低10倍和500倍。此外,GO@Au-Au-ICA的特异性、可重复性和准确性在真实食物样本(即花生和玉米)和环境样本(即湖水和河水)中得到了验证。因此,GO@Au-Au-ICA在实际应用方面具有显著的潜力。


  Figure 1 (a)制造薄膜型GO@Au-Au SERS纳米标签和(b)设计基于GO@Au-Au的SERS ICA条,用于多路检测真菌毒素


  Figure 2 基于薄膜型GO@Au-Au SERS纳米标签的检测性能

  参考文献

  [1] Zheng S, Wang C, Li J, et al. Graphene oxide-based three-dimensional Au nanofilm with high-density and controllable hotspots: A powerful film-type SERS tag for immunochromatographic analysis of multiple mycotoxins in complex samples[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 448: 137760.

网站声明

1、凡本网所有原始/编译文章及图片、图表的版权均属微生物安全与健康网所有,未经授权,禁止转载,如需转载,请联系取得授权后转载。

2、凡本网未注明"信息来源:(微生物安全与健康网)"的信息,均来源于网络,转载的目的在于传递更多的信息,仅供网友学习参考使用并不代表本网同具观点和对具真实性负责,著作权及版权归原作者所有,转載无意侵犯版权,如有侵权,请速来函告知,我们将尽快处理。

3、转载请注明:文章转载自www.mbiosh.com

※联系方式:020-87680942

在线留言
*公司名称:
*联系人:
*电话:
查询类别:
电邮地址:
地址:
问题:

直播视频

在线咨询

联系我们

回到顶部

我要留言