基于磁性上转换荧光编码微球高通量检测食品中真菌毒素的方法研究

Mycotoxins are characterized by trace, multiple co-existence and toxic additive effect in food. The accurate, sensitive and high-throughput detection of various mycotoxins can not be achieved by current detection methods. Therefore, food safety problems caused by mycotoxins become increasingly prominent. In this research, aiming at the above problem, multicolor upconversion nanoparticles are used for encoding polystyrene microspheres, while magnetic nanoparticles are introduced. Then multifunctional microspheres with magnetic response characteristics and the fluorescence signal are prepared. Meanwhile, simultaneous determination of various mycotoxins in food is achieved based on the indirect competitive immunoassay mode and liquid chip. We also systematically study the relationship between fluorescence intensity，size of coded microsphere, amount of antigen and antibody, sample pretreatment and detection sensitivity and stability. Finally, we establish a methodology about high-throughput detection mycotoxins in food by liquid chip of magnetic upconversion fluorescent encoding microspheres. Moreover, this study will undoubtedly have great significance for the development of upconversion luminescence materials in research of the food safety detection field.

食品中真菌毒素具有痕量、种类繁多以及多种毒素共存等特点，目前现行检测方法无法同时满足对多种真菌毒素准确、灵敏、高通量检测，由此引起的食品安全问题日益凸显。本项目针对上述问题，拟将多色上转换纳米粒子编码聚苯乙烯微球，同时引入磁纳米粒子，制得集荧光信号和磁响应性能于一体的多功能复合微球，并结合液相芯片技术，基于间接竞争免疫法，实现食品中多种真菌毒素的同时检测，且系统研究编码微球荧光强度、粒径尺寸、抗原抗体加入量、样品前处理方法等与检测灵敏度和稳定性的相互关系，最终构建一种基于磁性上转换荧光编码微球的液相芯片高通量检测食品中真菌毒素的新方法，这无疑为发展上转换发光材料在食品安全高通量检测领域的研究具有重要意义。

真菌毒素是食品中的一类主要污染物，具有剧毒，痕量，分布广，种类繁多等特点。目前，真菌毒素现行的检测方法主要是生物鉴定法，免疫分析法（以酶联免疫吸附为主），色谱/质谱分析法(以高效液相色谱法、色谱一质谱联用技术为主)等。但是，以上方法存在检测物质单一、样品前处理复杂、操作繁琐、所需样品用量大、耗时长等缺点，不能很好地满足真菌毒素日常分析的需求。与传统方法相比，流式微球技术仅需少量样本即可高通量检测目标物，操作简单、快速，准确度高、检测范围广，但是用于制备荧光编码微球的有机荧光染料和量子点同为短波长光激发的下转换荧光编码材料，常伴有不同程度的背景荧光。上转换发光纳米粒子能克服荧光染料与量子点的上述缺陷，采用近红外连续激光(980 nm)作为激发源，具有荧光背景低、 信噪比大和光学性质稳定的特点，可有效提高液相芯片检测系统的生化分析准确性与灵敏度。本项目成功合成了六色上转换荧光纳米粒子和四氧化三铁磁性纳米颗粒，并通过高温自愈封装法成功地制备了一种新型磁性上转换荧光编码微球，结合流式微球术和悬浮芯片技术，并基于间接竞争免疫法，用于黄曲霉毒素 B1 、赭曲霉毒素 A 等真菌毒素的检测分析，最终构建一种灵敏、准确、操作简单及小样品体积检测真菌毒素的方法体系。同时取得了一系列成果，在本课题的支持下，三年发表在国内外期刊如 Microchimica Acta，Journal of Nanoparticle Research、《食品研究与开发》、《食品安全质量检测学报》等发表 SCI 及核心期刊论文共 10篇，其中SCI论文4篇，以第一作者或通讯作者身份共发表 7篇。本项目多色上转换荧光编码磁性微球（UCNMMs）的开发为发展上转换发光技术在食品、环境、医学领域中小分子物质检测中的应用提供了新的研究思路和方法。