近海养殖生物中赤潮毒素分子印迹-量子点荧光体系响应机理及应用研究

Red tide, especially some toxic red tide can cause ecological damage, meanwhile, the toxic red tide are associated with the production of natural toxins which have a high potential to biocccumulate in marine biology and confer high toxicity to human health and aquatic products. Therefore, to protect human health, the sensitive and high effective analytical methods are developed. Based on previous research results, a new kind of fluorescent affinity material combining the merits of molecularly imprinting technology and fluorescent property of quantum dots for specific recognition of target red tide toxin will be developed by plasma glow discharge for solving the problem of low selectivity of fluorescent character of quantum dots in application.Further,the fluorescent character and selective recognition mechanism of developed fluorescent affinity material will be studied and the relationship between the selectivity and fluorescent characters will be elucidated.Meanwhile, the novelty pre-treatment method of MISPE based on molecularly imprinted-quantum dot fluorescent affinity materials will also be developed. Finally, the novelty detection system combining the MISPE and developed fluorescent materials will be established and applied for the determination of red tide toxins in offshore aquatic products.

赤潮,尤其是有毒赤潮的发生,其产生的赤潮毒素，不仅易在海洋生物中积累，对公众健康产生重大危害,而且最近研究表明，赤潮毒素对养殖生物的生长、发育等可产生严重影响。因此，发展快速、高效的赤潮毒素分析方法对研究赤潮毒素对养殖生物生长、发育的影响，及加强养殖生物中赤潮毒素的监控具有重要意义。课题组在前期研究的基础上，针对目前量子点纳米荧光材料制备及应用过程中荧光响应存在选择性低等问题，采用等离子体表面接枝技术获得对赤潮毒素具有较高特异性荧光响应的分子印迹-量子点纳米荧光材料；并通过对分子印迹-量子点纳米荧光材料荧光响应特性及选择性识别机理研究，探讨其识别选择性与荧光响应灵敏度之间的影响因子，建立针对特定赤潮毒素的新型分子印迹人工抗体-量子点分析方法，进一步结合建立的分子印迹固相萃取方法，建立养殖生物中赤潮毒素的快速分离纯化、灵敏检测方法，对实现绿色高效健康养殖及保障人类健康提供技术支持。

赤潮毒素对海洋生物生长、发育及公众健康产生严重危害，加强赤潮毒素的监测对保障水产养殖安全及人类健康具有重要意义，本研究重点针对赤潮毒素石房蛤毒素（Saxititoxin, STX）和大田软海绵酸（Okadaic acid, OA），利用分子印迹技术的高选择性和量子点的优良荧光特性，采用表面接枝技术构建了针对STX及OA毒素的分子印迹-量子点纳米结构荧光材料（Molecularly imprinted silica layers appended to quantum dots, MIP-QDs），利用扫描电镜、透射电镜、比表面积、红外光谱等方法对获得的MIP-QDs进行了物理表征。进一步通过对MIP-QDs的用量、反应时间、分散剂选择、分散剂中pH值的影响及离子浓度的优化，对MIP-QDs的选择性荧光猝灭体系进行了研究，阐明了MIP-QDs选择性荧光猝灭机制，结果表明，分子印迹孔穴中存在着形状与功能基团均与模板分子互补的结构，其与STX或OA毒素的特异性结合，使量子点表面电场变化导致荧光抑制。在此基础上，利用OA-MIP-QDs、STX-MIP-QDs，建立了基于MIP-QDs的新型检测方法，在10（OA）,20（STX）μg/L,kg-100 μg/L,kg浓度范围内，（F0/F-1）与OA/STX浓度具有较好的线性相关性，相关系数分别达到0.9961和0.9988。对贝类样品中三个STX毒素添加浓度30.0 μg/kg、40.0 μg/kg、50 μg/kg，其回收率在89.2%-102.4%之间，RSD小于6.3%，最低检测限达到0.3 μg/kg；对三个OA毒素添加浓度2.5 μg/kg、10.0 μg/kg、25.0 μg/kg，其回收率在92.5%-101.0%之间，RSDs小于7.7%，其最低检测限为0.25 µg/kg，表明基于MIP-QDs建立的赤潮毒素快速检测方法具有较好的准确度、精密度和灵敏度， 可满足贝类样品中STX、OA毒素残留的快速、灵敏检测要求。同时，将获得的MIP-QDs制备成MISPE，实现养殖生物中特定赤潮毒素的快速分离纯化、富集。通过本项目的实施，构建针对近海养殖生物中基于MISPE和MIP-QDs的赤潮毒素精确、高灵敏度、高选择性的检测技术体系，为实现绿色高效健康养殖及保障人类健康提供技术支持。