基于AuNCs-MnO2 NFs的荧光免疫法构建及在杀螟硫磷高灵敏检测中的应用研究

作     者：吕婷 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙春燕

授予年度：2023年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：杀螟硫磷 碱性磷酸酶 金纳米簇-二氧化锰纳米片 纳米抗体 荧光免疫法 

摘      要：杀螟硫磷(Fenitrothion,FNT)是一种可通过控制昆虫损坏行为来保护农作物的有机磷农药,因其成本低、性能好被广泛应用,但不当的使用会导致水体、土壤、农作物的污染,进而增加通过食物链进入人体的可能,危害人类健康。杀螟硫磷可在人体内通过抑制乙酰胆碱酯酶活性,导致神经肌肉系统中毒,甚至影响男性生殖健康。因此,基于对人类健康和公共卫生安全的考虑,开发杀螟硫磷的快速检测方法具有重要现实意义。目前,用于检测杀螟硫磷的方法主要包括高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用法、酶联免疫吸附法、电化学传感、荧光传感等,上述方法均具有各自的优势,但在实现农作物、食品等复杂基质的快速检测方面也存在各自的缺陷,如依赖大型仪器和高水平操作人员、成本高、前处理复杂、抗干扰能力差等。为弥补上述缺陷,本文利用合成简单、荧光性能良好的金纳米簇-二氧化锰纳米片(Gold nanoclusters anchored manganese dioxide nanoflakes,Au NCs-Mn O NFs),结合碱性磷酸酶标记的杀螟硫磷纳米抗体(Nanobody against FNT linked-alkaline phosphatase,Nb-FNT-ALP)的竞争型免疫识别,构建了一种灵敏度高、抗干扰能力强的荧光免疫分析法,并成功应用于不同实际样品中的杀螟硫磷检测。除此之外,利用该方法对白菜中杀螟硫磷的残留和降解进行了探究,为实现有机磷农药在复杂基质中的快速检测提供了新思路。本文主要研究内容如下:1.建立基于AuNCs-MnO NFs的荧光信号响应平台。利用金纳米簇(Gold nanoclusters,Au NCs)锚定二氧化锰纳米片(Manganese dioxide nanoflakes,Mn O NFs)时会导致Au NCs荧光猝灭的机理,结合碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)的高效催化特性,搭建稳定的荧光信号响应平台。ALP可以催化L-抗坏血酸-2-磷酸(L-ascorbic acid-2-phosphate,AAP)水解生成抗坏血酸(Ascorbic acid,AA),AA的强还原性会导致Mn O NFs的分解,从而恢复Au NCs被猝灭的荧光。在最佳条件下,基于Au NCs-Mn O NFs构建的荧光信号响应平台检测ALP的线性范围为0.001-1 U/L(R=0.9942),表明荧光信号响应平台构建成功。同时,该检测平台对生物样本中常见的干扰物质具有强抗干扰能力,可作为稳定的荧光信号响应平台。2.构建荧光免疫分析法用于杀螟硫磷高灵敏检测。利用上述构建的荧光信号响应平台,结合Nb-FNT-ALP免疫识别体系,建立荧光免疫分析方法检测杀螟硫磷。在免疫识别体系中,将抗原包被于96孔板上。通过杀螟硫磷和包被抗原对Nb-FNT-ALP的竞争型免疫反应,与包被抗原成功结合的Nb-FNT-ALP经洗涤后留于96孔板上。然后,利用ALP触发荧光信号响应,通过荧光信号的变化实现目标物的定量检测。在最优实验条件下,杀螟硫磷检出限(IC)为5.78 pg/m L,与相同实验条件下的传统比色免疫法相比,灵敏度提高了约56倍。本方法成功应用于自来水、江水、苹果、白菜、生菜、大米、西红柿7种实际样品中杀螟硫磷的检测,回收率为90.49-107.21%,相对标准偏差(Relative standard deviations,RSDs)≤7.45%。同时,该方法实现了对白菜叶和根中杀螟硫磷的残留和降解监测。该方法在应用过程中表现出灵敏度高、抗干扰能力强和重现性好等特点,为有机磷农药在复杂基质中的检测方法的构建提供新方案。