多谱NaY(Gd)F4:Yb,Er(Tm)纳米粒子的界面修饰、性质及农药多残留免疫分析方法研究

食品及环境中农药残留问题是全社会关注的热点，建立实时、快检农药多残留的分析方法是研究的重点。纳米金免疫层析技术只能快检单一组分的农药残留；量子点用于农药残留检测时需用大型仪器及检测背景高、不能实时快检；因此建立基于上转换纳米材料快检农药多残留的方法是非常重要的。本项目选用草酸或APTES等功能分子对硅壳包覆的磁性上转换纳米粒子进行界面修饰，使核壳结构纳米粒子表面含有羧基或氨基。研究纳米粒子的界面性质并考察界面修饰对纳米粒子尺寸、形貌和性质的影响。对2,4-D和杀螟硫磷两种农药分子进行结构修饰，制备两种农药的免疫抗原和包被抗原；通过免疫新西兰大白兔，获得两种高效价农药抗体(IgG)。用表面含有羧基或氨基的上转换纳米粒子标记IgG，每种颜色的粒子可标记一种IgG，使用层析试纸方法，建立多组分农药的定性定量检测判读，确定方法的检测限，并与气相色谱法比对，为实现快检农药多残留提供新方法和科学依据。

在过去的十几年中，稀土掺杂氟化物上转换纳米材料成为材料学领域的热点研究之一。该类材料的研究从最初的对各种合成方法的探索，发展到对材料的形貌及尺寸的可控合成及不同的表面修饰，使其有更好的水溶性，到后来将稀土掺杂氟化物纳米上转换材料用于细胞标记、细胞成像、生物大分子定量分析、小动物成像、药物载送及光热治疗等研究。本项研究是基于将上转换纳米材料与免疫层析技术相结合，制备出快速检测食品及环境中农药多(单)残留的层析试纸，最终建立起实时、快速检测农药多残留的分析方法，为快检农药多(单)残留提供科学依据。据此，本项目主要开展了利用高温热分解法制备出油酸包覆的粒径为20-30nm的绿光β-NaYF4:Yb,Er上转换纳米材料，利用KMnO4/NaIO4混合液将纳米材料表面的油酸氧化，使材料由油溶性转变为水溶性，采用EDC/NHS活化羧基的方法将β-NaYF4:Yb,Er上转换纳米材料分别标记到农药2,4-D及杀螟硫磷的多克隆抗体(IgG)上；利用水热合成法制备出聚丙烯酸(PAA)修饰，粒径约为30nm，水溶性良好的α-NaYF4:Yb,Er绿光发射上转换纳米粒子，采用混合酸酐法将此绿光材料标记到BSA上，为进一步标记农药多克隆抗体(IgG)提供了实验依据；采用水热合成法，利用聚乙烯亚胺(PEI)做表面活性剂，通过控制反应时间，可制备出PEI修饰，水溶性良好，形貌和粒径可控的β-NaY(Gd)F4:Yb,Er上转换纳米棒或纳米粒子，该材料还可通过控制稀土离子的掺杂量来达到调控发光颜色，主要制备出PEI修饰的绿光及红光发射上转换材料。采用戊二醛法将红光发射的上转换纳米粒子标记到杀螟硫磷多克隆抗体(IgG)上。对2,4-D和杀螟硫磷两种农药分子进行结构修饰，通过免疫新西兰大白兔，获得两种高效价农药抗体(IgG)。将绿光材料β-NaYF4:Yb,Er标记的农药抗体(2,4-D-IgG和杀螟硫磷-IgG)和红光材料β-NaY(Gd)F4:Yb,Er标记的杀螟硫磷抗体产物分别做成层析试纸用于快速检测农药残留物2,4-D和杀螟硫磷，单独检测2,4-D的检测限为5.0ng/mL，单独检测杀螟硫磷的检测限为11ng/mL，通过调整抗体的用量，可以对检测限进行调控。通过两种颜色标记的不同的农药抗体，制备出同时快速检测两种农药残留的层析试纸。该研究对发展农药多残留检测技术具有重要的理论和实际意义。