基于多元金属纳米材料构建的多通道真菌毒素免疫传感器研究

Mycotoxin is a kind of the major pollutants in food. This study focuses on the fabrication of accurate, efficient, and high-throuhput multiplex immunosensor for simultaneous detection of mycotoxins based on multi-component metal nanomaterials. Due to its high electrocatalytic activity, multi-component metal nanomaterial has been extensively studied in related fields. Nanoporous alloys are prepared using corrosion method with interconnected hollow channels, high specific surface, uniform structure and composition, and high electrocatalytic activity. Core-shell metal nanomaterials with high electrocatalytic activity are synthesized using crystal nucleus growth method. Using different peak potential of electronic media, quantum dots and et al., competitive and label-free immunosensor are constructed through single electrode with multi-channels or multi-electrode with multi-channels. The effect of structure and composition on the catalytic activity of multi-component metal nanomaterials, and the interaction mechanism between them and antibody or antigen will be further studied systematically, thus immune response mechanism of the sensor can be clarified and the high sensitivity, specificity and multiplex immunosensors for simultaneous detection of mycotoxins are prepared.Our research will play important scientific significance and social value on accurate and efficient detection of mycotoxins in food, and the application of nano functional materials.

真菌毒素是食品中的一类主要污染物，本项目着眼于基于多元金属纳米材料构建准确、高效、快速、高通量同时检测多种真菌毒素的免疫传感器。多元金属纳米材料在电催化方面显现出优异的催化性能，目前已成为相关领域的研究热点。本项目拟采用去合金化法制备三维连续开孔、比表面积高、结构组分均匀和催化活性强的多孔合金纳米材料，晶核生长法制备高催化活性的核壳金属纳米材料；利用电子媒介体、量子点等信号源的氧化还原峰电位的可区分性构建单电极多通道和丝网印刷多电极多通道电极，构建竞争型和无标记型免疫传感器。系统研究多元金属纳米材料结构、成分对催化活性的影响，与抗体、抗原的固定技术及相互作用机理，从而阐明免疫传感器响应机理，制备灵敏、特异、高通量地同时检测多种真菌毒素的免疫传感器。本项目的研究对食品中真菌毒素的准确和高效检测以及纳米功能材料的应用研究，具有重要的科学意义和社会价值。

结合单金属、多元金属纳米材料优异的导电性能，良好的生物相容性，优越的催化性能，本项目研制了一系列新型免疫传感器，实现了黄曲霉毒素、呕吐霉素、玉米赤霉烯酮等真菌毒素以及肿瘤标志物的快速、灵敏、高通量检测。本项目利用脱合金化法、晶种生长法等制备了金、银等单金属；金银、铜银、铂钯、镍钆等双金属；金钯铂、金钯银等多元金属纳米材料，并将其与介孔材料、量子点、石墨烯等材料相结合，应用于传感器的构建。基于多种纳米材料的协同作用，实现传感器输出信号的放大，设计出一系列具有高选择性、高灵敏度以及稳定性的免疫传感器，借助于电化学、光致电化学、电致化学发光等技术，实现了对多种真菌毒素的超灵敏检测。真菌毒素的污染，会间接导致人畜产生癌变，因此，项目组对检测对象进行了扩展研究，如鳞状上皮细胞癌抗原、癌胚抗原等。为了实现多种分析物的同时检测，项目组设计了两种不同的策略检测分析物。一种是在同一界面利用电子媒介体不同的出峰位置检测分析物，一种是采用多通道的丝网印刷电极，在不同界面同时检测，避免信号的串扰，制备灵敏、高通量地同时检测多种真菌毒素或肿瘤标记物的免疫传感器。采用一次性可抛丝网印刷电极，显著降低了使用成本，并具有进样量少、室温反应时间短、携带方便等优点，能够适应批量或多种待测物的快速检测。实现操作的简单化与检测的实时分析。.截至项目结题，已在Analytical Chemistry、ACS Applied Materials and Interfaces、Journal of Materials Chemistry B、Chemical Communications、Biosensors and Bioelectronics、Sensors and Actuators B: Chemical等知名学术期刊发表SCI论文43篇，授权国家专利10项。该项目的研究成果对于真菌毒素、肿瘤标志物的分析检测具有重大意义。