构建新型电化学传感器用于海产品中多种海洋生物毒素的同时检测研究

Harmful algal toxin itself, or it’s aggregation in fish, shellfish and other organisms through the food chain will produce some toxic active macromolecular compounds, which is marine biotoxins. Marine biotoxins are an important factor effect on the marine environment and seafood safety, thus, to establish an effective method to detect such toxins are very important. Aptamers are nucleic acid-based affinity probes that can specific binding affinity of various targets in complex matrices. Due to the advantages of low cost, good stability and reusability, aptamer-based biosensors have been applied in the detection of marine biotoxins. But most studies were focused on the detection of a single toxin. In this study, we will combine multiple labels with array electrode to establish electrochemical aptasensors for the simultaneous detection of multiple marine biotoxins. Furthermore, to obtain ultra-sensitivity, nanoparticles and biomolecule technology will be used to design the signal amplification strategy. The established aptasensors have the advantages of low cost, high sensitive, miniaturization and high throughput, and will have great application prospects in the field of seafood control and seafood quality evaluation with regard to marine biotoxins.

有害藻类毒素自身或通过食物链在鱼类、贝类等生物体内聚集会产生一些有毒的活性高分子化合物即海洋生物毒素。海洋生物毒素是影响海洋生态环境和海产品食用安全的重要因素，因此，建立有效的检测此类毒素的分析方法十分重要。适配体能够与复杂基质中痕量的靶分子特异性结合，且重复性好、稳定性高、成本低，在海洋生物毒素快速检测中有着良好的应用前景。对于适配体传感器在生物毒素检测中的应用，目前大部分研究都集中在对单一毒素的检测上，检测效率低，因此，本项目旨在单一目标物检测的基础上，采用多标记模式和阵列电极结合的方法，实现多种海洋生物毒素同时检测的多通量电化学适配体传感器的构建。同时，结合纳米粒子及生物分子技术设计信号放大策略，使传感器灵敏度大大提高。拟构建的传感器具有低成本、高灵敏、小型化、高通量的特点，将在海产品中海洋生物毒素的含量监控及食品质量评估方面有很大的应用前景。

本项目立足食品安全检测，针对复杂体系中的痕量生物毒素的分离分析难题，借助功能纳米材料和生物识别元件，设计了几种信号放大策略，构建新型的生物传感器用于冈田酸等生物毒素的灵敏检测，并在一对一目标物检测传感器基础上，尝试设计多种目标物同时检测的传感体系，为多组分同时检测的传感器研究提供一些新的思路。在此基础上，项目组还制备了多种功能纳米复合材料，将其应用于新型肿瘤标记物免疫传感器的构建，以及复杂样品体系中几种毒素的分离富集的应用研究。项目研究内容主要有以下几个方面：（1）基于金标银染信号放大技术构建冈田酸检测的电化学适配体传感器；（2）基于无定形TiO2和CsPbBr3钙钛矿纳米晶体复合材料，构建了的食品中黄曲霉毒素B1检测传感器；（3）利用纳米材料和DNA HCR信号放大技术，构建了石房蛤毒素和冈田酸两种生物毒素同时检测的适配体传感器；（4）基于Ti3C2 Mxenes、Pt纳米粒子等纳米材料，构建了几种免疫传感器用于肿瘤标记物的检测。（5）合成制备了几种二维磁性纳米复合材料应用于复杂样品中冈田酸等生物毒素的分离富集。. 在本项目资助下，已在国际核心期刊上发表研究论文12篇(其中IF>6.0的3篇；6.0>IF>3.0的9篇)，申请发明专利4项，获得授权发明专利1项，共培养博士研究生3名，硕士研究生3名。