電化學(xué)生物傳感器在黃曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

惠媛媛,王畢妮,彭海霞

(陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院,陜西西安 710119)

黃曲霉毒素(Aflatoxin,AF)主要是由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物,目前已分離鑒定出18種,主要為AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1、AFM2[1-3]。黃曲霉毒素具有高毒性和強(qiáng)致癌性,其毒性為氰化鉀的10倍,砒霜的68倍;致癌力為已知致癌物二甲基亞硝胺的70倍、奶油黃(甲基偶氮苯)的900倍[4-6]。在濕熱條件下,黃曲霉毒素極易污染玉米、花生、大豆、小麥、堅(jiān)果等農(nóng)產(chǎn)品和制品,極少劑量就可使人和動(dòng)物受到嚴(yán)重的危害,例如畜禽食用含有黃曲霉毒素的飼料后會(huì)使其生長(zhǎng)緩慢,采食量降低,發(fā)病率上升[7-8]。人誤食含有黃曲霉毒素的食品后也會(huì)對(duì)身體造成很大的危害,如運(yùn)動(dòng)失調(diào)、排泄停止、肝炎、黃疸等,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肝癌、骨癌、腎癌、乳腺癌甚至死亡[9-10]。

鑒于黃曲霉毒素的危害巨大,世界各國(guó)對(duì)食品和飼料中的黃曲霉毒素含量都制定了限量標(biāo)準(zhǔn),歐盟委員會(huì)規(guī)定人直接食用的食品或者用作食品配料的制品(不包括開心果、杏仁、榛子、巴旦木和巴西堅(jiān)果)AFB1含量≤2 μg/kg,AF總量(B1+B2+G2+G2)≤4 μg/kg[11]。美國(guó)聯(lián)邦政府有關(guān)法律規(guī)定,飼料中的AF ≤15 μg/kg,牛奶中AFM1≤0.5 μg/kg[12]。我國(guó)現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)食物中AFB1的含量也進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定,乳及乳制品中AFM1≤0.5 μg/kg,嬰幼兒食品及乳粉中的AF不得檢出,玉米、花生、花生油中AFB1≤20 μg/kg,大米、其他食用油為AFB1≤10 μg/kg,豆類、發(fā)酵食品為AFB1≤5 μg/kg[13]。這些極其嚴(yán)格的限量要求,使得黃曲霉毒素的檢測(cè)成為食品和飼料中的研究熱點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的測(cè)定黃曲霉毒素的方法主要有:薄層色譜法(TLC)[14]、高效液相色譜(HPLC)[15-16]、酶聯(lián)免疫法(ELISA)等[17]。雖然這些方法靈敏度高、重現(xiàn)性好,但是樣品處理復(fù)雜,檢測(cè)儀器昂貴,檢測(cè)成本較高,且需專業(yè)人員操作,不適合對(duì)黃曲霉毒素進(jìn)行快速有效的檢測(cè)分析。然而,電化學(xué)生物傳感器不僅能滿足以上要求,還具有成本低廉、應(yīng)用范圍廣、自動(dòng)化程度高等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在臨床檢驗(yàn)、藥品分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)和食品安全等方面得到了廣泛的應(yīng)用,已成為分析界中最活躍的領(lǐng)域之一[18-20]。

近年來(lái),在黃曲霉毒素傳感器的構(gòu)建領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究,分別構(gòu)建了以抗體、酶和核酸適體作為識(shí)別元件的電化學(xué)生物傳感器,并將酶催化技術(shù)、滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)、DNA自組裝放大技術(shù)、離子液體、納米材料、導(dǎo)電聚合物、過(guò)渡金屬化合物等應(yīng)用于黃曲霉毒素的檢測(cè)中[21-27],極大地提高了傳感器的靈敏度、特異性、重現(xiàn)性和再生性。本文主要綜述了近年來(lái)電化學(xué)酶?jìng)鞲衅鳌㈦娀瘜W(xué)免疫傳感器、電化學(xué)適體傳感器在測(cè)定食品中黃曲霉毒素的研究進(jìn)展,介紹了各類電化學(xué)生物傳感器的原理、檢測(cè)范圍及檢出限,并對(duì)當(dāng)前的研究狀況進(jìn)行探討和展望,以期為黃曲霉毒素的檢測(cè)提供新的電化學(xué)生物傳感分析方法,為霉菌毒素的食品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法的研究提供新思路。

1 電化學(xué)免疫傳感器在黃曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用

電化學(xué)免疫傳感器主要是通過(guò)抗原抗體的特異性識(shí)別能力,實(shí)現(xiàn)定性和定量的分析檢測(cè),其按照在免疫分析過(guò)程中是否使用標(biāo)記物可分為:非標(biāo)記型的免疫傳感器和標(biāo)記型免疫傳感器;電化學(xué)免疫傳感器按照測(cè)量信號(hào)的種類則可分為:電勢(shì)型、電導(dǎo)型、阻抗型和電流型四種,其中電流型免疫傳感器是目前研究最為成熟、應(yīng)用最廣泛的一種[28]。表1列出了近十年的用于黃曲霉毒素檢測(cè)的電化學(xué)免疫傳感器的應(yīng)用。

表1 電化學(xué)免疫傳感器在黃曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用Table 1 Application of electrochemical immunosensor in the detection of aflatoxin

1.1 電流型免疫傳感器

電流型免疫傳感器是一種標(biāo)記性的免疫分析,常用的標(biāo)記酶有堿性磷酸酯酶(alkaline phosphatase,ALP)[29-31]、辣根過(guò)氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)[32-33],檢測(cè)方法有夾心法和競(jìng)爭(zhēng)法兩種。

競(jìng)爭(zhēng)法可以分為直接競(jìng)爭(zhēng)法和間接競(jìng)爭(zhēng)法,直接競(jìng)爭(zhēng)法主要是電極表面的抗原與待測(cè)的抗原競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶標(biāo)抗體,導(dǎo)致電流信號(hào)發(fā)生改變的過(guò)程。Azri等[34]采用直接競(jìng)爭(zhēng)法對(duì)棕櫚仁餅干和飼料樣品中AFB1進(jìn)行測(cè)定,用多壁碳納米管和離子液體修飾電極,通過(guò)共價(jià)鍵將牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)與AFB1復(fù)合物(BSA-AFB1)固定在電極上,該傳感器的檢測(cè)范圍為(1×10-4～10) ng/mL,檢出限為0.0001 ng/mL。同樣是以直接競(jìng)爭(zhēng)法的原理對(duì)牛奶中的AFM1進(jìn)行測(cè)定,Parker等[35]用HRP作標(biāo)記,將AFM1抗體固定在絲網(wǎng)印刷電極上制備的傳感器的檢測(cè)范圍為(3.9×10-4～1) ng/mL,檢出限為3.9×10-4ng/mL。Tang等[36]也采用直接競(jìng)爭(zhēng)法對(duì)AFB1進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)戊二醛將BSA-AFB1復(fù)合物固定在核-殼結(jié)構(gòu)的磁性納米顆粒上(CoFe2O4-SiO2),在外加磁場(chǎng)的作用下BSA-AFB1聚集在銦錫氧化物的電極表面,該方法已成功應(yīng)用于紅甜椒樣品中AFB1的檢測(cè)中,檢測(cè)范圍為(0.05～12)ng/mL,檢出限為0.006 ng/mL,與經(jīng)典的ELISA法相比,結(jié)果穩(wěn)定,且簡(jiǎn)化了樣品的前處理。由于制備酶標(biāo)抗體比較復(fù)雜,所以一般采用間接競(jìng)爭(zhēng)法來(lái)檢測(cè)物質(zhì)的含量。間接競(jìng)爭(zhēng)法電極表面的抗原和待測(cè)抗原競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合了待測(cè)溶液中的抗體(一抗)后,然后加入標(biāo)記的二抗結(jié)合溶液中的一抗,加入底物后測(cè)量電信號(hào)的變化的過(guò)程[37]。Tan等[38]在間接競(jìng)爭(zhēng)原理的基礎(chǔ)上,報(bào)道了一種銀沉積信號(hào)放大傳感器,用于檢測(cè)大米中的AFB1,通過(guò)測(cè)定銀離子的量,進(jìn)而獲得溶液中AFB1的量。在最佳條件下,該免疫傳感器測(cè)定范圍(0.1～10 ng/mL),檢出限為0.0602 ng/mL。Piermarini等[39]基于同樣的原理,通過(guò)96孔絲網(wǎng)印刷微電極測(cè)定AFB1,對(duì)于玉米中AFB1的檢測(cè)范圍為0.05～2 ng/mL,相比于單個(gè)的絲網(wǎng)印刷微電極,該方法提高了分析通量,減少了分析時(shí)間,降低了分析成本,具有很大的可行性。

夾心法是用酶標(biāo)記抗體,與固定在電極表面的抗體相結(jié)合的抗原形成夾心結(jié)構(gòu),從而催化氧化還原反應(yīng),導(dǎo)致電流的變化。Zhang等[40]采用雙抗夾心法對(duì)AFB1進(jìn)行檢測(cè),將BSA-AFB1固定在單層碳納米管/殼聚糖薄膜修飾的玻碳電極上,在最佳條件下檢測(cè)范圍為0.01～100 ng/mL,檢出限為0.0035 ng/mL。此傳感器已經(jīng)被應(yīng)用于玉米粉中AFB1的檢測(cè),檢出限低至0.0135 ng/mL,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。王瑞鑫等[41]將AFB1抗體物理包埋在殼聚糖-金溶膠(CS-GNPs)復(fù)合材料中,以K3[Fe(CN)6]為探針進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)范圍為0.1～1.1 ng/mL,檢出限為0.05 ng/mL。雖然該傳感器簡(jiǎn)便、快速,但是物理吸附的AFB1抗體會(huì)在分析過(guò)程中發(fā)生脫落,導(dǎo)致傳感器的靈敏性和重現(xiàn)性降低。

1.2 阻抗型免疫傳感器

阻抗型免疫傳感器主要是通過(guò)檢測(cè)抗原抗體反應(yīng)后引起的電子轉(zhuǎn)移阻抗的變化來(lái)檢測(cè)分析物,相比于其它免疫傳感器,阻抗型免疫傳感器一般不需要酶標(biāo)記抗原或抗體,也無(wú)需使用二抗放大信號(hào),大大簡(jiǎn)化了傳感器的制備。Ma等[42]通過(guò)一步法在金微電極表面電沉積殼聚糖-AuNPs復(fù)合納米材料,將AFB1抗體共價(jià)固定在電極上后,結(jié)果顯示,AFB1抗體的固定以及抗原與抗體的結(jié)合增大了電子轉(zhuǎn)移電阻。該傳感器的檢測(cè)范圍為0.1～30 ng/mL,檢出限為0.06 ng/mL,此方法檢測(cè)時(shí)間較短,且一步法電沉積不僅大大簡(jiǎn)化了傳感器的制備也制造更多的可控性和可重復(fù)性。Costa等[43]將AFB1抗體固定在多壁碳納米管修飾的金電極,基于抗原與抗體的特異性結(jié)合構(gòu)建了一種免標(biāo)記的傳感器,其檢測(cè)時(shí)間為15 min,檢測(cè)范圍為0.0001～0.02 ng/mL,檢出限為0.79 pg/mL。該傳感器不僅操作簡(jiǎn)便,且靈敏度較高,為黃曲霉素的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)分析提供了可能。Yu等[44]用多壁碳納米管/離子液體修飾玻碳電極,通過(guò)共價(jià)結(jié)合將AFB1的抗體固定在電極上,抗原抗體的結(jié)合阻礙了電子的轉(zhuǎn)移。該傳感器的檢測(cè)范圍在(0.1～10) ng/mL,檢出限達(dá)0.03 ng/mL,相比傳統(tǒng)的TLC或HPLC法,此方法成本低廉,且離子液體的修飾為抗體固定提供良好的微環(huán)境,大大提高了傳感器的穩(wěn)定性和使用壽命。Owino等[45]通過(guò)直接吸附作用,將AFB1抗體固定在聚苯乙烯磺酸-聚苯胺修飾的鉑電極上,阻抗分析顯示抗體的固定阻礙了電子轉(zhuǎn)移。該傳感器的檢出限為0.1 ng/mL,且傳感器的穩(wěn)定性比較好,但由于通過(guò)吸附作用固定抗體,抗體固定量少,傳感器特異性差,靈敏度低,難以滿足實(shí)際測(cè)定要求。

1.3 電勢(shì)型、電導(dǎo)型免疫傳感器

電導(dǎo)型免疫傳感器和電勢(shì)型免疫傳感器的最大區(qū)別在于測(cè)量方式的不同,電導(dǎo)型免疫傳感器通過(guò)測(cè)定電極間電導(dǎo)的變化從而確定待測(cè)物的濃度;而電勢(shì)型免疫傳感器通過(guò)測(cè)定工作電極和參比電極之間電流為零時(shí)的電勢(shì)變化與電化學(xué)反應(yīng)中離子活性的關(guān)系來(lái)測(cè)量分析物[46]。由于電導(dǎo)型和電勢(shì)型傳感器選擇性較低,在實(shí)際中未得到廣泛的應(yīng)用。Rameil等[47]在絲網(wǎng)印刷電極上電聚合聚吡咯,物理吸附多克隆抗體,構(gòu)建了電勢(shì)型免疫傳感器,該傳感器的檢測(cè)范圍為0.25～2 ng/mL,檢出限為0.04 ng/mL。Liu等[48]在微梳狀電極上自組裝納米金、AFB1抗體和辣根過(guò)氧化物酶后,由于抗原與抗體發(fā)生特異性結(jié)合,導(dǎo)致溶液的電導(dǎo)發(fā)生改變,電導(dǎo)變化和溶液中AFB1的量存在線性關(guān)系,從而可以測(cè)得AFB1的濃度。該免疫傳感器檢測(cè)范圍為0.5～10 ng/mL,檢出限達(dá)0.1 ng/mL。雖然納米金的修飾,明顯提高了傳感器的靈敏度,但是,其在電極上的分布和尺寸難以控制,而且自組裝金粒層的機(jī)械穩(wěn)定性差,勢(shì)必會(huì)影響傳感器的可重復(fù)性。

2 電化學(xué)核酸適體傳感器在黃曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用

核酸適體是一段人工合成的能夠與目標(biāo)分子(離子、蛋白質(zhì)、毒素、核酸或整個(gè)細(xì)胞等)進(jìn)行高親和性和高特異性結(jié)合的單鏈DNA或RNA[49]。與抗體相比,核酸適體具有體外制備簡(jiǎn)便、易于修飾、選擇性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)[50],已廣泛應(yīng)用于黃曲霉毒素的檢測(cè)當(dāng)中。表2為目前研究者所篩選出關(guān)于黃曲霉毒素的適配體,表3為文獻(xiàn)報(bào)道的有關(guān)電化學(xué)適體傳感器在黃曲霉毒素的應(yīng)用。

表3 電化學(xué)適體傳感器在黃曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用Table 3 Application of electrochemical aptasensor inthe detection of aflatoxin

表2 黃曲霉毒素適配體序列Table 2 Aptamers of aflatoxin

2.1 電流型核酸適體傳感器

電流型核酸適體傳感器是在恒定電壓下,由于適配體與待測(cè)物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合引起電信號(hào)的變化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物檢測(cè)的裝置。Goud等[53]用功能化的氧化石墨烯修飾絲網(wǎng)印刷電極,將亞甲基藍(lán)修飾的適配體固定在電極上,當(dāng)待測(cè)液中不存在AFB1時(shí),亞甲基藍(lán)遠(yuǎn)離電極表面,產(chǎn)生弱的電化學(xué)信號(hào),當(dāng)待測(cè)液中存在AFB1時(shí),其與適配體結(jié)合導(dǎo)致構(gòu)象改變,亞甲基藍(lán)靠近電極表面,引起電流值發(fā)生變化。該方法的檢測(cè)范圍為0.05～6.0 ng/mL,檢出限為0.05 ng/mL。同樣對(duì)于AFB1的檢測(cè),Yugender等[54]將適配體固定在氨基苯甲酸修飾的電極上,利用適配體對(duì)AFB1的特異識(shí)別進(jìn)行檢測(cè),其檢測(cè)范圍為0.125～16 ng/mL,檢出限達(dá)0.12 ng/m L,該方法操作簡(jiǎn)便、成本低廉,且適用性在啤酒和葡萄酒樣品中已得到驗(yàn)證。Abnous等[55]基于適配體開發(fā)了一種π型電化學(xué)傳感器,以Fe[(CN)6]3-/4-為指示劑,在沒(méi)有AFB1的情況下,π形結(jié)構(gòu)的大部分是完整的,并且Fe[(CN)6]3-/4-遠(yuǎn)離電極表面,產(chǎn)生微弱的電流信號(hào),當(dāng)待測(cè)物中有AFB1時(shí),AFB1與適配體特異性結(jié)合,π形結(jié)構(gòu)被破壞,釋放出互補(bǔ)鏈。核酸外切酶消化互補(bǔ)鏈,導(dǎo)致Fe[(CN)6]3-/4-更多地進(jìn)入電極表面,并產(chǎn)生強(qiáng)電流信號(hào)。該傳感器的檢測(cè)范圍為0.007～5 μg/mL,檢出限達(dá)0.002 μg/mL,π形結(jié)構(gòu)的使用顯著提高適體傳感器的靈敏度。Zheng等[56]采用端粒酶和核酸外切酶Ⅲ(EXO Ⅲ)雙重信號(hào)放大策略來(lái)提高檢測(cè)的靈敏度,一重放大用端粒酶來(lái)延長(zhǎng)固定在納米金表面的DNA,使信號(hào)響應(yīng)范圍擴(kuò)大,二重放大用EXO Ⅲ可以水解適體識(shí)別AFB1后形成的3′,使AFB1釋放到檢測(cè)系統(tǒng)中,參與下一個(gè)識(shí)別檢測(cè)周期,進(jìn)行信號(hào)放大。該傳感器的檢測(cè)范圍為0.6×10-4～100 ng/mL,檢出限為0.6×10-4ng/mL。這種基于異源酶的雙向信號(hào)放大電化學(xué)適體傳感器為其它真菌毒素的超靈敏檢測(cè)提供了理論參考。

2.2 其它電化學(xué)核酸適體傳感器

Evtugyn等[57]針對(duì)適體的固定過(guò)程,用電聚合的中性紅和環(huán)芳烴修飾玻碳電極,將AFB1的適配體共價(jià)固定在環(huán)芳香烴上,當(dāng)溶液中存在目標(biāo)物AFB1時(shí),適配體與AFB1發(fā)生特異性的結(jié)合,由于表面位阻的原因,電荷轉(zhuǎn)移的電阻值增加,中性紅與電極表面之間電子交換能力減弱,進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)信號(hào)的變化,使用該方法可檢測(cè)的最低濃度為0.0561 ng/mL?；谕瑯拥脑?Dinckaya等[58]將巰基修飾的AFB1的適配體固定到半胱胺和納米金顆粒修飾的電極上,雖然該傳感器的檢測(cè)范圍只有1～14 ng/mL,但重現(xiàn)性好、靈敏度高。Castillo等[59]針對(duì)適體和目標(biāo)物識(shí)別過(guò)程,將PAMAM G4樹狀大分子固定在半胱氨酸修飾的金電極上,通過(guò)戊二醛固化AFB1適配體,利用循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗光譜法通過(guò)氧化還原反應(yīng)指示劑Fe[(CN)6]3-/4-來(lái)采集電化學(xué)信號(hào)響應(yīng),該傳感器已經(jīng)被應(yīng)用于花生樣品的實(shí)際檢測(cè)當(dāng)中,檢測(cè)范圍為0.4～10 nmol/L,檢出限為0.4 nmol/L。Karapetis等[60]采用同樣的方法來(lái)檢測(cè)牛奶中的AFM1,歐盟對(duì)牛奶中AFM1的限量標(biāo)準(zhǔn)為0.05 ng/mL,而在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,此方法的檢出限可達(dá)0.015 ng/mL。同樣是對(duì)于牛奶中的AFM1的檢測(cè),Smolko等[61]將AFM1適配體固定在中性紅和羧酸鹽柱芳烴修飾的玻碳電極上,AFM1檢測(cè)范圍可達(dá)0.005～0.12 ng/mL,檢出限達(dá)0.0005 ng/mL,該方法操作簡(jiǎn)單,靈敏度高,能夠與ELISA法相媲美。

3 電化學(xué)酶?jìng)鞲衅髟邳S曲霉毒素檢測(cè)中的應(yīng)用

電化學(xué)酶?jìng)鞲衅魇抢秒娀瘜W(xué)裝置將酶反應(yīng)所產(chǎn)生或者消耗的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的一種檢測(cè)裝置,是目前應(yīng)用較廣、數(shù)量較多的一類生物傳感器。根據(jù)產(chǎn)生的電信號(hào)方式,電化學(xué)酶?jìng)鞲衅骺梢苑譃殡娢恍秃碗娏餍?由于近幾年來(lái),電位型酶?jìng)鞲衅髟邳S曲霉毒素檢測(cè)方面報(bào)道較少,文章按其作用原理主要分為兩類:一類是基于黃曲霉毒素對(duì)乙酰膽堿酯酶(AChE)的抑制作用;另一類是基于黃曲霉毒素氧化酶(AFO)對(duì)AFB1上雙呋喃結(jié)構(gòu)不飽和碳鍵的催化作用。

Rejeb等[62]通過(guò)交聯(lián)作用將膽堿氧化酶(choline oxidase,Chox)固定到普魯士藍(lán)修飾的絲網(wǎng)印刷電極表面上,構(gòu)建了一種基于AChE和膽堿氧化酶的雙酶?jìng)鞲衅?該傳感器的檢測(cè)范圍為10～60 ng/mL,樣本經(jīng)濃縮后,檢出限達(dá)2 ng/mL。劉曉偉等[63]將炭氣凝膠與AChE混合后固定到硼摻雜金剛石電極表面,AFB1能抑制AChE的催化活性,使底物生成的膽堿減少,進(jìn)而導(dǎo)致氧化電流的降低,用循環(huán)伏安法和差分脈沖伏安法檢測(cè)溶液中的AFB1,檢出限為0.89 μg/mL。Li等[64]利用AFO對(duì)AFB1的催化作用,在多層碳納米管上固定AFO,當(dāng)AFB1存在時(shí),AFO作用于AFB1分子雙呋喃結(jié)構(gòu)上的不飽和碳鍵生成O2和H2O2。該傳感器的檢出限為1.6 nmol/L。Liu等[65]將AFO固定在多壁碳納米管上,用來(lái)檢測(cè)AFB1,當(dāng)把黃曲霉毒素氧化還原酶和AFB1抗體通過(guò)多壁碳納米管共固定化制作修飾電極,傳感器的靈敏度提高了10倍。該傳感器的靈敏性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性都較好。

4 結(jié)論與展望

近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,電化學(xué)生物傳感技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,并在實(shí)際樣品的檢測(cè)中呈現(xiàn)出良好的檢測(cè)效果。本文綜述了免疫傳感器、核酸適體傳感器、酶?jìng)鞲衅髟邳S曲霉毒素中的應(yīng)用及研究進(jìn)展,筆者認(rèn)為,基于目前電化學(xué)生物傳感器所存在的缺陷,未來(lái)的改進(jìn)方向主要集中在以下幾個(gè)方面:一：在黃曲霉毒素的檢測(cè)中實(shí)際樣品的預(yù)處理會(huì)影響傳感器的靈敏度,但是對(duì)于固體樣品的免疫親和柱凈化方法等經(jīng)典的樣品預(yù)處理方法操作復(fù)雜、耗時(shí)、重現(xiàn)性差,已成為分析檢測(cè)的瓶頸之一。而使用表面修飾有抗體或核酸適體的磁親和固相萃取吸附劑,可以從復(fù)雜樣品中選擇性的提取待測(cè)物質(zhì)[66],有望提高預(yù)處理樣品精度,進(jìn)而提高傳感器的靈敏度。二：在電化學(xué)傳感器中識(shí)別元件通常只能夠識(shí)別一到兩種毒素分子,而實(shí)際生產(chǎn)中需要對(duì)多種毒素進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)。例如,使用96孔絲網(wǎng)印刷微板或8個(gè)絲網(wǎng)印刷組成的傳感器陣列,在陣列的不同行或不同列固定不同分析物的抗體,實(shí)現(xiàn)毒素的高通量檢測(cè),從而節(jié)省分析時(shí)間、降低分析成本。三：實(shí)際檢測(cè)中對(duì)痕量及超痕量目標(biāo)分子檢測(cè)的要求使得科研工作者致力于提高傳感器靈敏度的研究。納米材料比表面積大、生物相容性好、電催化性能好、穩(wěn)定性高,可以大大提高傳感器的靈敏度和壽命。例如,碳納米管、石墨烯、金納米顆粒等納米材料對(duì)于信號(hào)放大發(fā)揮了尤為明顯的作用。因此,擴(kuò)大納米材料的選用范圍,并將納米技術(shù)、酶催化技術(shù)、生物放大等技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,有望為電化學(xué)生物傳感器開拓新的領(lǐng)域。四：在電化學(xué)免疫傳感器中抗體的制備周期長(zhǎng)、價(jià)格高、易失活,且抗原與抗體容易出現(xiàn)交叉反應(yīng)。使用分子印跡技術(shù)制備的與毒素特異性結(jié)合的分子印跡聚合物(molecular imprinted polymer,MIP)不僅特異性好、成本低廉、耐高溫、耐酸堿,還可重復(fù)使用。若在電化學(xué)的基礎(chǔ)上聯(lián)合使用分子印跡技術(shù)不但可以降低分析成本,而且能大大提高傳感器的特異性。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展,科學(xué)家將開發(fā)越來(lái)越多的電化學(xué)生物傳感器,黃曲霉毒素電化學(xué)傳感器的靈敏性、穩(wěn)定性、特異性、重現(xiàn)性也將得到提高,價(jià)格低廉、微型化、自動(dòng)化、便于攜帶、便于檢測(cè)的新型電化學(xué)生物傳感器將廣泛應(yīng)用于食品中真菌毒素的檢測(cè)。

權(quán)威·核心·領(lǐng)先·實(shí)用·全面