氟喹诺酮类残留的可视化成像快速检测研究

It is desirable to develop an analytical method for the high-through, sensitive and low-cost detection of food contaminants, which is helpful for the improvement of food quality and human health. In this proposal, different morphological character gold nanoparticles (AuNPs) would be prepared and five representative fluoroquinolones (FQs) would be carefully selected. Based on the results of the reaction between AuNPs and FQs, the correlative active sites of FQs could be recognized by using transmission electron microscopy (TEM), zeta sizer, X-ray photoelectronic spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared (FTIR). The reaction mechanisms of AuNPs with different charges, capping chemicals and prevailing species of FQs changing with pH value would be investigated on the bases of ingenious research plan. The present studies will be beneficial to the set-up of rapid and naked-eye visible detection of FQs residues. This proposal belongs to a frontier, multidisciplinary study connecting with food hygiene, nanoscience and analytical chemistry. The achievement of the present project will propose high-tech analytical technique for food safety, clinic laboratory medicine, environmental monitoring and pharmaceutical analysis with both theoretic and application value.

建立高通量、高灵敏、低成本的检测技术，是食品安全监控的必然需求，对提高食品质量水平、保障人民身体健康具有积极的促进作用。本研究拟通过制备不同粒径、不同形貌的金纳米粒子，精心选取结构上具有代表性的四种氟喹诺酮药物，借助扫描电子显微镜、zeta-粒径分析仪、X-射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪，在前期研究发现金纳米粒子可与氟喹诺酮有效作用的基础上，揭示氟喹诺酮与金纳米粒子的反应位点；精巧设计实验方案，合成具有不同电性、包被不同物质的金纳米颗粒，再结合不同pH条件下氟喹诺酮形态可变的特性，探讨金纳米颗粒与氟喹诺酮类的作用机理，为实现食品中氟喹诺酮残留的可视化、自动成像的快速检测奠定理论基础。课题是食品卫生学、纳米科学、分析化学等多学科交叉的前沿性应用基础研究。该项目的研究成果，为食品安全、临床检验、环境监测、药物分析等领域提供高科技的分析手段，具有一定的理论价值和广阔的应用前景。

建立高通量、高灵敏、低成本的检测技术，是食品安全监控的必然需求，对提高食品质量水平、保障人民身体健康具有积极的促进作用。而抗生素的残留和污染问题已威胁到全球安全。在如今的现场、快速检测方法中往往关注单一化合物的选择性而忽略同族化合物的同时检测。本研究基于金纳米的链式识别原理成功建立了一种可视化、快速同时检测多种氟喹诺酮类残留的方法。Zeta电位分析的结果表明碳酸氢根离子通过离子交换作用取代了金纳米表面的柠檬酸根离子，从而减弱了金纳米粒子间的相互排斥作用。以碳酸氢根离子作为灵敏促进剂，调控氟喹诺酮类使之带正电，氟喹诺酮类残留敏感地可以通过静电相互吸引作用引发金纳米粒子由酒红色到蓝色的转变。此外，透射电镜的研究结果表明带正电的氟喹诺酮分子通过疏水-疏水相互作用或/和羧酸上的氢键作用使得金纳米粒子之间以纳米项链的形式彼此连接，从而实现了一种新颖的金纳米聚集方式。通过条件优化，该方法可以实现对低至0.078μM氟喹诺酮类残留的检测，而引发的625nm的吸光度变化在0.2~10 μM范围内成线性相关。这种快速检测方法可以实现裸眼可视化检测或可见分光光度法检测，并被成功应用于实际牛奶样品的检测。本研究还制备了不同粒径、不同形貌的金纳米粒子，精巧设计实验方案，合成具有不同电性、包被不同物质的金纳米颗粒，借助透射电子显微镜、zeta-粒径分析仪、紫外可见光谱仪进行了相应的表征。本研究探讨了金纳米颗粒与氟喹诺酮类的作用机理，为实现食品中氟喹诺酮残留的可视化、自动成像的快速检测奠定理论基础。课题是食品卫生学、纳米科学、分析化学等多学科交叉的前沿性应用基础研究。该项目的研究成果，为食品安全、临床检验、环境监测、药物分析等领域提供高科技的分析手段，具有一定的理论价值和广阔的应用前景。