基于核酸适配体的黄曲霉毒素电化学生物传感器的构置及应用

作     者：惠媛媛 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王毕妮

授予年度：2020年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0802[工学-机械工程] 

主      题：黄曲霉毒素 电化学适配体传感器 核酸外切酶Ⅰ Au@Ag核壳纳米材料 石墨烯 

摘      要：“民以食为天,食以安为先,食品安全问题已逐渐成为全社会共同关注的热点问题。近年来,黄曲霉毒素污染食品事件时有发生,食品安全检测和监测成为防止其危害的有效方法之一。本论文基于核酸适配体构建电化学生物传感器对食品中的黄曲霉毒素进行检测,该研究可为黄曲霉毒素的现场检测提供新思路和新方法,对于实用型传感器件的开发研究也具有一定的参考价值。具体的研究成果如下:1.基于核酸外切酶I（Exo I）和DNA-AuNPs-HRP纳米探针信号放大的黄曲霉毒素B1电化学适配体传感器本实验构建了一种新型电化学适配体传感器对黄曲霉毒素B1（AFB1）进行灵敏性及选择性检测。首先,巯基化的互补链（SH-cDNA）通过Au-S键固定在玻碳电极（GCE）表面,然后黄曲霉毒素B1的适配体（Apt）与cDNA进行碱基互补配对从而将Apt连接在电极表面。当目标物黄曲霉毒素B1存在时,黄曲霉毒素B1与适配体进行特异性结合形成Apt-AFB1交联物,将Apt从电极表面带离下来,同时交联物中的Apt被添加的Exo I剪切,释放出AFB1使其参与到下一个循环当中。最后DNA-AuNPs-HRP纳米探针通过碱基互补配对与电极表面的cDNA进行结合,在过氧化氢存在时,HRP可将对苯二酚（HQ）氧化成苯醌（BQ）产生电化学信号。在最佳条件下,电化学信号随着AFB1浓度的增加而增强,检测范围在10-3 ng/mL～200 ng/mL,最低检测限为3.3 × 10-4 ng/mL。此外,该电化学适配体传感器已经成功应用到花生和玉米样品的检测当中,回收率为93.6%～107.0%。2.基于DNA控制Au@Ag核壳纳米材料的逐层自组装的黄曲霉毒素M1的电化学适配体传感器在本实验中,我们基于DNA-Au@Ag交联物的逐层组装构建了一种用于AFM1检测的新型电化学适配体传感器。AFM1适配体（Apt）的巯基化的互补链（SH-cDNA）通过Au-S键固定在Au电极表面,然后通过特定的碱基配对将Apt-Au@Ag和cDNA2-Au@Ag依次附着在电极上,以形成双重的Au@Ag纳米粒子结合物。当目标物AFM1存在时,由于AFM1和Apt之间的高亲和力,部分结合物从电极表面脱离下来。随后,亚甲基蓝（MB）作为电化学指示剂被嵌入到电极表面的双链DNA上和鸟嘌呤（G）特异性结合,产生可测量的电化学信号,并且电化学信号随AFM1浓度的增加而减弱。在最佳条件下,电化学适配体传感器对AFM1的检测范围为0.1ng/mL～200ng/mL,最低检测限为0.033ng/mL。此外,该方法也已成功应用于羊奶样品AFM1的检测当中,回收率为94.66%～103.35%。此方法在简便、快速灵敏的AFM1检测领域具有广阔的前景。3.基于还原氧化石墨烯的电化学适配体传感器对黄曲霉毒素M1的检测本实验基于还原氧化石墨烯（RGO）构建了一种快速、灵敏的的电化学适配体传感器对黄曲霉毒素M1进行检测。RGO是通过红枣汁还原氧化石墨烯制备的。将制备的RGO修饰在玻碳电极表面,然后在玻碳电极表面电沉积上纳米金,黄曲霉毒素M1的适配体（Apt）通过Au-S键固定在修饰的玻碳电极表面,用于目标物AFM1的捕获。当目标物存在时,AFM1与适配体特异性结合,由于AFM1分子比较大,阻碍了电子的传递。结果表明,所制备的电化学适配体传感器具有灵敏度高、选择性好、重复性好等优点。检测范围为1 × ***-1～1 ×10-3ng/mL,检测限为3×***-1。该传感器已成功应用于羊乳实际样品AFM1的检测中,且获得了满意的回收率。