基于中空结构纳米笼的微囊藻毒素超灵敏电化学免疫传感器及免疫层析技术的研究

富营养化严重的淡水湖泊中常有蓝藻爆发造成严重污染。在蓝藻家族所分泌的毒素中，2，4位上含亮氨酸和精氨酸的微囊藻毒素MCs-LR是已知的最易出现和毒性最强的一种肝毒素，会诱发原发性肝癌，使癌症发生的可能性提高近10倍。因此，急需发展灵敏、特异的水中微囊藻毒素检测方法。本课题将利用中空结构纳米材料的高多孔性和和高比表面积，选用不同的方法（如电化学置换法和牺牲模板法）制备一系列导电性好、催化性强、生物相容性好的纳米笼（如石墨，金，双金属等材料）并对不同制备方法效果进行比较；将微囊藻毒素抗体负载在纳米笼上，并在敏感性和特异性高的抗体上标记催化性能好或负载有电活性物质的纳米笼；制备一系列电化学微囊藻毒素免疫传感器，实现对微囊藻毒素的超灵敏检测。发展一种基于金纳米笼的免疫层析技术用于微囊藻毒素的快速定量测定及筛查。本研究对于保障饮用水及水产品的安全，促进水污染治理，保护人民的身体健康具有重要意义。

本课题采用电化学置换法、溶剂热还原法和牺牲模板法制备了导电性好、催化性强、生物相容性好的中空结构的笼状纳米材料如金纳米笼、Pd-Au纳米笼、多孔碳纳米笼、中空Pt纳米球以及银纳米立方体与树枝状聚合物PAMAM复合材料以及金纳米棒等纳米材料并用于制备微囊藻毒素传感器。代表性工作如下：①将金纳米颗粒通过Au-氨基之间的结合力固定在修饰有硅模板/亚甲蓝/壳聚糖膜的复合纳米材料电极表面上，再将微囊藻毒素抗体通过Au-SH键固定到金纳米颗粒上构建无标记型微囊藻毒素免疫传感器，检测下限比目前文献报道的最低值还低 3 倍。②合成了中空Pt纳米球作为微囊藻毒素抗体的固定材料。同时合成了银/介孔二氧化硅复合纳米材料用于标记微囊藻毒素抗原，构建了一种竞争型微囊藻毒素免疫传感器③利用多元醇还原法合成制备了导电性好、催化性强、生物相容性好的金纳米笼；接着利用高分散的石墨烯将其固定于玻碳电极表面，进一步吸附固定微囊藻毒素抗体，构建无标记型电化学免疫传感器用于微囊藻毒素的检测，检测下限为0.017ng/mL，优于文献报道。④利用银立方体纳米材料与树枝状聚合物PAMAM上的氨基的强结合能力，研制出一种新颖的基于树枝状聚合物和贵金属银纳米立方体作为固定微囊藻毒素抗体的基底的非标记型电化学免疫传感器⑤首次利用金纳米笼作为标记物制备了一种微囊藻毒素免疫层析片条。⑥为进一步提高免疫层析片条检测微囊藻毒素的灵敏度，我们以Pd纳米颗粒为晶种子制备出具有中空结构的Pd-Au双金属纳米笼;首次利用Pd-Au纳米笼作为标记物制备了一种微囊藻毒素免疫层析片条。在最优条件下,片条对微囊藻毒素-LR浓度响应范围为0.1ng/mL至50ng/mL，检测下限为0.03ng/mL。免疫层析技术操作简单，无需大型仪器或专业技术人员，可用于微囊藻毒素的现场快速检测。. 该课题发表了 9 篇 SCI收录的论文, 另在国内核心刊物上发表了 3 篇论文，在国内一般期刊上发表论文3篇，获得两项专利授权，超额完成合同指标超额完成合同指标，本项目研究对于发展快速、准确的微囊藻毒素检测技术,从而促进滇池的水污染治理，保障人民的身体健康具有重要意义。