基于适配体亲和分析生物毒素分子的研究

Sensitive and specific detection of biological toxins shows significance in environmental analysis, food safety, public security, and health research due to the high toxicity and health risk of biological toxins. As alternatives of immunoantibodies, aptamers have advantages in easy synthesis, high stability, low cost, and facile labeling with functional groups, showing unique strength in analysis and sensing. Aptamers against some biological toxins have been selected, which provides new opportunity and tool for detection of biological toxins. This project takes botulinum neurotoxin type A, microcystin, and aflatoxins as targets and focuses on the study of analysis of these biological toxins with aptamers as recognition reagents. In this study, the affinity interaction between aptamers and these biological toxin molecules is investigated with affinity analysis techniques. Aiming at these biological toxins, we develop new analysis and sensing methods with aptamers based on affinity separation and affinity recognition, explore and widen the application of aptamers in detection of botulinum neurotoxin type A, microcystin, and aflatoxins.

由于生物毒素分子的高毒性和健康危害，生物毒素分子的灵敏特异检测对于环境分析、食品安全、公共安全、健康研究等具有重要的意义。适配体具有易合成、高稳定、成本低、易引入标记物等优点，可作为免疫抗体的替代物，在分析传感方面显示出独特的优势。一些生物毒素分子的适配体已经被筛选得到，为生物毒素分子的检测提供了新的机会和工具。本项目以肉毒毒素A、微囊藻毒素、黄曲霉毒素等重要生物毒素分子为研究对象，利用适配体作为亲和试剂，开展基于适配体检测这些生物毒素分子的研究。研究中利用亲和分析技术考察适配体和生物毒素分子的亲和作用。针对这些典型的生物毒素分子，利用其适配体，发展建立基于亲和分离和亲和识别的新型的检测和传感方法，探索和拓展适配体在肉毒毒素A、微囊藻毒素、黄曲霉毒素等生物毒素分子检测方面的应用。

在项目的资助下，我们针对几种生物毒素的适配体开展了研究，表征了适配体和目标分子的亲和力，并建立了基于适配体的分析新方法。利用不同相互作用分析技术我们系统表征了黄曲霉毒素适配体的亲和特性。我们主要以黄曲霉毒素B1为研究检测对象，利用核酸适配体作为亲和配体，发展建立了一系列不同模式的新颖分析方法包括荧光各向异性分析法、荧光开关法、酶联分析法、表面等离子体共振法、激光诱导荧光毛细管电泳法等分析方法。在荧光各向异性分析法中，荧光染料标记的适配体与AFB1的结合过程中引起构象或适配体结构的变化，进而产生荧光染料的荧光各向异性变化，从而实现检测AFB1，这种方法具有重现性好、快速、操作简单等优势。利用适配体和目标分子结合过程中引起荧光染料标记适配体的荧光强度变化，我们也构建了多种易操作的荧光开关方法。酶联分析法具有高灵敏度，采用化学发光分析时，可以检测10 pM AFB1。适配体表面等离子体传感法响应迅速，适配体修饰芯片易再生并可重复使用。我们所发展的方法具有好的选择性，可用于复杂样品中黄曲霉毒素B1的检测。我们所建立的方法在快速、灵敏、高通量检测黄曲霉毒素B1等分子方面具有应用前景，在食品安全、环境分析和生物传感领域具有意义。在项目资助下，已发表SCI论文20篇，发表在Analytical Chemistry、Trends in Analytical Chemistry、Biosensors Bioelectronics、Talanta等期刊上，申请专利8项，其中获得授权专利2项。