华中农业大学陈翊平教授课题组在黄曲霉毒素B1快速检测的研究中取得新进展

1. 研究背景
 
　　黄曲霉毒素是一类主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的次级代谢产物，可导致人体中毒，具有致癌致突变性，自被发现以来，引发了严重的食品安全问题。迄今为止，已鉴定出 20 多种黄曲霉毒素，其中黄曲霉毒素 B1早在1993年便被世界卫生组织（WHO）的国际癌症研究机构（IARC）鉴定为Ⅰ类致癌物，是毒性最强的天然致癌物。黄曲霉毒素 B1具有较高的化学稳定性，常规工业加工或烹饪难以将其破坏，从而传播到下游食品，对人类健康构成严重威胁。此外，黄曲霉毒素B1污染常常发生在种植、收获、储藏、运输、加工等各个环节，难以真正阻止其进入食物链。因此，对黄曲霉毒素B1进行准确、灵敏分析对保障公众身体健康、维护公共卫生安全具有重要意义。
 
　　目前，针对黄曲霉毒素B1的检测方法常见的是精密仪器方法，如高效液相色谱-荧光、高效液相色谱-质谱等，这些方法虽然能够提供准确的检测结果，但设备昂贵，时间成本高、且需专业技术人员。酶联免疫吸附法（ELISA）也在黄曲霉毒素B1检测中有较广泛的应用，但在灵敏度、准确性等方面尚存在一定的不足。
 
　　针对上述难题，陈翊平教授课题组设计并合成了一种哑铃状的Au-Fe3O4纳米磁颗粒，并以其为磁探针，引入了一种过氧化氢（H2O2）介导的磁颗粒组装策略，将分散的Au-Fe3O4纳米磁颗粒组装为聚集态的磁颗粒簇，进而引起体系横向弛豫时间（T2）的变化。基于此策略，研究人员开发了一种新型的磁弛豫免疫传感器，并将其用于黄曲霉毒素B1的灵敏、稳定分析。
 
　　2. 相关研究工作：
 
　　（1）研究方法
 
　　本研究首先设计合成了哑铃状的Au-Fe3O4纳米颗粒（图1 A）。当体系中引入银离子（Ag+）和H2O2时，Ag+可被H2O2还原，在Au-Fe3O4表面生成Ag壳，形成Ag@Au-Fe3O4纳米颗粒，体系中过量的Ag颗粒能够将Ag@Au-Fe3O4进一步组装成聚集的Fe3O4-Au@Ag@Au-Fe3O4复合纳米聚集体，引起Au-Fe3O4纳米颗粒状态的变化，从而导致T2发生显著变化（图1 B）。在该策略中，Au部分作为银壳生长的桥梁，用于组装Au-Fe3O4纳米颗粒，从而改变Au-Fe3O4纳米颗粒的状态；而Fe3O4则作为磁信号探针，用于提供磁信号。基于此策略，进一步开发了一种用于黄曲霉毒素B1检测的MRS免疫传感器。Au-Fe3O4纳米颗粒的聚集程度与H2O2的含量相关，免疫反应中H2O2的含量可通过辣根过氧化物酶（HRP）调节，HRP可通过免疫反应与黄曲霉毒素B1建立一一对应关系。因此，黄曲霉毒素B1的含量与T2信号相关，从而实现了黄曲霉毒素B1的高灵敏检测，并且由于Au的桥梁作用，使本方法具有良好的稳定性。本方法为微量有害目标物的分析提供了一种新的分析策略。
 
　　（2）实验结果
 
　　本工作首先对所合成的Au-Fe3O4纳米颗粒进行了表征，并通过TEM、能量色散谱、动态光散射、紫外吸收等手段验证了过氧化氢介导的Ag@Au-Fe3O4组装过程。基于该信号传感策略，构建了磁弛豫免疫传感器，将其应用于黄曲霉毒素B1的快速检测。实验结果表明，本MRS传感器对黄曲霉毒素B1的检测限为3.81 pg/mL，比ELISA法提高了约21倍，并在实际样品检测中与HPLC方法具有良好的一致性，说明本MRS传感器具有较高的灵敏度和良好的稳定性。
 
　　（3）论文相关信息：
 
　　本工作发表于Small期刊上（Small, 2021, 2104596，IF=13.281）。论文获资助信息：National Key Research and Development Program of China （No. 2019YFC1605502）， the Natural Scientific Foundation of Shandong （ZR2020ZD13）， the Science and Technology Projects of Qingdao （21-1-4-sf-7-nsh） 。
 
　　通讯作者信息：陈翊平（E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.）
 
　　论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202104596



日期：2022-06-21