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我院陈翊平教授课题组在多种抗生素残留检测的研究中取得进展

发布者: 浏览次数: 发布日期:2019-11-21

  我院陈翊平教授课题组在多种抗生素残留检测的研究中取得进展

1.研究背景

    食品安全关系广大人民群众身体健康,是一项重要的民生工程。2018年上海复旦大学公共卫生学院有关“江浙沪儿童普遍暴露于多种抗生素”的研究报告显示:华东地区60%的儿童尿液中含畜禽类抗生素!抗生素滥用导致的食品安全问题也再一次被推到风口浪尖。

    在我国,不同种类的抗生素限量标准不同,我国农业部公告的《动物性食品中兽药最高残留限量》(第235号)中,对食品中抗生素残留量作了明确规定:磺胺(总量)、土霉素在所有食品动物肌肉中残留限量为100 μg/kg;磺胺二甲嘧啶在牛奶中残留限量为25 μg/kg;氯霉素及其盐、酯为禁止使用的药物,在动物性食品中不得检出。因此,要实现食品中多种抗生素的同时检测,一方面需要该分析方法具有很高的灵敏度,实现对痕量的禁用抗生素的检测,同时也需要线性范围比较宽,实现对浓度比较大,限用抗生素的检测。

    食品中抗生素残留定性定量分析的主要手段是微生物检测法、仪器分析法和免疫分析法,但在灵敏度、线性范围、易操作性等方面无法满足多种抗生素残留的检测需要。磁纳米免疫传感器是一种将纳米磁颗粒优异的磁学性质与免疫分析高特异性和高灵敏度相结合的生物传感器,具有检测速度快、灵敏度高、操作简单、适合现场快速检测等优点,是一种较为新颖的食品安全检测手段。

    基于上述问题,陈翊平教授课题组构建了一种能够线性可调检测食品基质中多种抗生素残留的磁纳米免疫传感器。通过点击反应在不同粒径的聚苯乙烯微球(Polystyrene beads,PS)上面组装纳米磁颗粒,因为不同粒径的PS微球表面偶联的纳米磁颗粒的数量不同,因此可以制备不同磁信号强度的磁探针,从而实现线性范围的大幅度调节(pg/mL-μg/mL),具有检测浓度范围跨度大的特点。针对不同目标物的浓度不同,选择不同的磁信号探针,进行可以实现浓度范围不同的多种抗生素残留的检测。

2.相关研究工作:线性范围可调磁弛豫时间免疫传感器的构建及在多种抗生素残留分析中的应用

(1)研究方法

    通过点击反应配体分子Terazine (Tz)和trans-cyclooctene (TCO)之间的特异性反应,将30 nm磁纳米颗粒(MNP30)可控组装到PS微球上,形成复合结构的磁信号探针PS-MNP30,通过改变PS微球的粒径,在PS微球表面可控组装不同数量的纳米小磁颗粒,制备不同信号强度的磁信号探针,进而实现不同抗生素检测范围的线性可调(µg/mL - pg/mL)与高灵敏检测。结合免疫磁分离技术,构建以PS-MNP30为磁探针进行信号读出的磁弛豫时间免疫传感器,可以实现快速、高灵敏、线性范围可调地定量分析检测多种分析物(图1)。该传感器首次通过点击化学可控组装纳米小磁颗粒作为多用途磁信号探针,用于食品中最大残留限量等级不同的抗生素(氯霉素,磺胺和土霉素)的分析,实现从pg/mL到µg/mL高灵敏定量检测多种抗生素,具有快速、高灵敏、宽检测范围等优点,在食品安全检测、生物医学诊断等方面具有广阔的应用前景。

 

 

1线性可控调节磁免疫传感器的原理图

 

(2)实验结果

    本工作首先对MNP1000, MNP30, PS1000, PS1000-MNP30在0.01T的磁分离性能进行了比较,发现仅MNP1000能在短时间内分离完全,且磁信号发生显著变化(图2 A, B)。然后通过TEM和DLS对合成的PS-MNP30进行了表征,发现偶联前后,粒径发生了显著的变化(图2C-H)。此外,通过研究T2值与PS-MNP30偶联物的关系,证明了粒径大的PS微球能够偶联更多的MNP30,这是本方法定量检测及线性分析的基础(图3 A)。在此基础上,本工作构建了磁弛豫时间免疫传感器(MRS),通过不同的PS-MNP30磁探针对三种常见的抗生素进行了定量检测,均具有良好的线性关系,实现了线性可调检测(图3 B)。最后,我们对实际样品进行了检测,并与HPLC-MS进行了方法学比对(图4),结果表明,本传感器在抗生素残留检测方面具有良好的准确性。

2磁探针的表征

 

3 MRS传感器用于线性可调检测不同种类的抗生素

 

4真实样品中抗生素残留的检测

 

(3)论文相关信息:

论文获资助信息:National Key R&D Program of China (Grant No. 2018YFC1604001), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 2662019PY005)

通讯作者信息:陈翊平(E- mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.)

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acssensors.9b00900

审核人:陈翊平

 
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