我院陳翊平教授課題組在抗生素殘留檢測方面取得新進展
我院陳翊平教授課題組在抗生素殘留檢測方面取得新進展
1. 研究背景
抗生素殘留超標一直是制約我國乳品行業(yè)發(fā)展的主要問題之一。其中氯霉素作為一種高效的抑菌性廣譜抗生素，被用于養(yǎng)殖業(yè)中以預防奶牛的感染。然而，氯霉素在牛奶中的殘留卻存在極大的潛在危害。人體攝入氯霉素對骨髓造血機能有抑制作用，可引起粒細胞缺乏病、再生障礙性貧血和溶血性貧血，嚴重者可產(chǎn)生致死效應。而且，人體對氯霉素較動物更敏感，嬰幼兒的代謝和排泄機能尚不完善，對氯霉素最敏感，可出現(xiàn)致命的“灰嬰綜合征”。因此，食品安全國家標準中明確規(guī)定乳品中不得檢出氯霉素。這就需要有滿足現(xiàn)實需求檢測方法的開發(fā)?；诖诵枨?，陳翊平教授課題組構(gòu)建了基于納米顆粒表面增強橢圓偏振成像生物傳感器（Surface-enhanced imaging ellipsometry biosensor, SEIE-biosensor），實現(xiàn)了對牛奶中氯霉素殘留超靈敏、便捷快速的檢測，并且從理論上探討了納米顆粒使橢偏信號增強的機理。
2. 相關研究工作
（1）研究方法
橢圓偏振技術(shù)在測量膜厚度方面具有極高的分辨率（約1 nm），鑒于這一特性，該技術(shù)可用于無標記生物傳感。然而，在痕量目標物的檢測中該技術(shù)仍存在橢偏信號弱、靈敏度不夠等問題。因此對橢偏信號進行信號放大是解決問題的關鍵所在?？紤]到納米顆粒在生物傳感器中作為信號放大和信號讀出媒介的顯著優(yōu)勢，而且從理論上橢偏信號的強弱與厚度、介電常數(shù)和表面覆蓋率這三個因素直接相關。因此將納米顆粒用于橢偏信號的放大具有兩個明顯的優(yōu)點：一是納米顆粒的大小和質(zhì)量遠大于蛋白質(zhì)（抗體或抗原），可以大幅度提高橢圓偏振光的厚度分辨率，有助于放大橢圓偏振信號；二是納米顆粒具有獨特的光學特性，可以直接改變橢圓偏振光或通過協(xié)同效應增強橢圓偏振信號，這也可能有助于增強橢圓偏振信號?；诖嗽恚覀儗⒓{米顆粒（磁納米顆粒和金納米顆粒）用于增強橢偏信號，并從實驗和理論的角度進行了驗證，證明納米顆粒對橢偏信號的放大具有明顯效果，將其應用于牛奶中氯霉素殘留的檢測時達到了超靈敏、快速檢測的目的。
圖1 納米顆粒用于SEIE-biosensor信號放大的原理圖
（2）實驗結(jié)果
本工作對包覆于硅板上的30 nm磁顆粒進行了SEM和AFM表征（圖2），表明30 nm磁顆粒能夠通過抗原-抗體相互作用吸附在硅板表面，并且磁顆粒能夠有效的增強橢偏信號。在方法的分析性能方面，比較了SEIE-biosensor和IE-biosensor檢測氯霉素的靈敏度（圖3），結(jié)果表明納米顆粒介導的表面增強橢偏成像傳感器性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，最低檢出限可達6 pg/mL。最后，通過方法比較和真實樣本檢測（圖4），表明本方法具有良好的準確性。
圖2 磁納米顆粒包覆于硅板上的SEM圖譜（左）/AFM圖譜（右）
圖3 SEIE-biosensor和IE-biosensor檢測氯霉素的靈敏度比較
圖4 SEIE、HPLC-MS和IE用于檢測牛奶樣品中的氯霉素
（3）論文相關信息
相關工作發(fā)表于Analytical Chemistry雜志上（Anal. Chem. 2019, 91, 6769-6774），論文第一作者為華中農(nóng)大食品科技學院王知龍博士，通訊作者為陳翊平教授（E-mail: chenyiping@mail.hzau.edu.cn.），本研究獲“國家自然科學基金”（81671784）資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b00846
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