基于新型分子识别体系霉菌毒素电化学生物芯片的设计与构建

Along with the development of nanotechnology, biochips will most likely to provide fast and efficient separation means for biological separation. Molecular imprinting technique is scheduled for structure-activity and specific recognition characteristics and widely used in chemical biosensors and membrane separation fields. The use of molecular imprinting technology to explore appropriate imprinting matrix and imprinting methods for the recognition components of electrochemical sensor, is the most important for the electrochemical biochip research. The contaminants of mycotoxins in food are the research object in this project. Based on the biochip analysis theory, combined with the high selectivity of molecular imprinting technique and high sensitivity of electrochemical method, the novel electrochemical biochips based on molecular recognition system would be designed, constructed and applied to mycotoxins. The preparation methods of the imprinting matrix, the influence of molecular recognition unit, such as metal ions and polymer on the molecular recognition ability would be investigated. The molecular recognition behavior and identification process for all kinds of trace of mycotoxins would be discussed in the novel electrochemical biochips. The electronic transfer process of mycotoxins on the novel electrochemical biochips also would be investigated. We will establish the quantitative analysis method for mycotoxins, and provides the electrochemical biochip with high selectivity, high sensitivity for food analysis and detection of mycotoxins.

利用分子印迹技术探索合适的印迹基质和印迹方法以满足电化学传感器对识别元件的要求，是电化学型生物芯片研究的核心内容。本项目拟以食品污染物中常见的霉菌毒素为研究对象，依据生物芯片分析原理，结合分子印迹技术的高选择性和电化学方法的高灵敏性，设计、构建基于金属离子-纳米复合材料新型分子识别体系的霉菌毒素电化学生物芯片。主要研究新型印迹基质的制备、表征和筛选；新型分子识别体系中印迹识别单元-金属离子和聚合物种类对分子识别行为能力的影响；探讨该新型分子印迹材料作为电化学生物芯片识别元件在复杂体系中对各种痕量霉菌毒素的特异选择性识别行为和识别过程，研究霉菌毒素的电子传递过程，建立霉菌毒素的定量分析方法，为食品中霉菌毒素的快速分析检测提供高选择性、高灵敏度的电化学生物芯片。

霉菌毒素（Mycotoxins）是一类存在于自然界中的各种霉菌产生的有毒次级代谢产物，广泛污染农作物、食品及饲料等植物源性产品，是食品的重要污染源之一。据统计全世界每年平均有2%的谷物由于霉变不能食用。霉菌毒素引起的中毒大多通过被霉菌污染的粮食，油料作物以及发酵食品等引起。在我国，霉菌毒素对食品的污染以南方多雨地区为多见，目前已知的霉菌素素约有200余种，不同的霉菌其产毒能力不同，毒素的毒性作用也不同，按其化学性质可分为肝脏毒、肾脏毒、神经毒、细胞毒及类似性激素样作用。与食品关系较为密切的霉菌毒素有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮等。.从目前对霉菌毒素的研究结果来看，电化学方法用于其分析检测鲜有报道，主要原因在于样品基质过于复杂，单纯的电化学法并不具备样品分离的功能。不过，由于电化学技术具有灵敏度高、所需药品量少、操作简单等特性，而且多数霉菌毒素含有电活性基团，容易在电极表面发生氧化还原反应，因此电化学技术在霉菌毒素的分析研究领域具有潜在的应用价值。此外，用电化学方法结合谱学手段来模拟研究生物体内的某些重要生化反应，揭示生物体内的物质代谢和能量转换，发展高灵敏度和高选择性的生化分析方法和生物分子器件的研究，已成为分析化学和生命科学的重要前沿研究领域之一。.本项目拟以食品污染物中常见霉菌毒素为研究对象，依据生物传感分析原理，结合分子印迹技术的高选择性和电化学方法的高灵敏性，设计、构建基于纳米材料新型分子识别体系的霉菌毒素电化学生物传感器。研究印迹基质制备方法、分子识别体系中印迹识别单元-金属离子和聚合物种类对分子识别行为能力的影响；探讨该新型分子印迹材料作为电化学生物芯片识别元件在复杂体系中对各种痕量霉菌毒素的特异选择性识别行为和识别过程，研究霉菌毒素的电子传递过程，建立霉菌毒素的定量分析方法，为食品中霉菌毒素的快速分析检测提供高选择性、高灵敏度的电化学生物传感器。