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新型纳米材料在农产品安全分析中的应用进展

色谱 2023年第9期41卷 731-741页

作者：周然锋张惠贤尹小丽彭西甜湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所农产品营养品质与安全湖北省重点实验室湖北武汉430064 长江大学生命科学学院湖北荆州434023

农产品质量安全事关民生福祉,近年来受到了政府和消费者越来越多的关注,建立农产品中农药、兽药、重金属和真菌毒素等污染物高效、快速和灵敏的分离分析新方法,对于保障农产品质量安全具有重要的意义。农产品基质复杂,污染物浓度低,采... 详细信息

农产品质量安全事关民生福祉,近年来受到了政府和消费者越来越多的关注,建立农产品中农药、兽药、重金属和真菌毒素等污染物高效、快速和灵敏的分离分析新方法,对于保障农产品质量安全具有重要的意义。农产品基质复杂,污染物浓度低,采取适当的样品前处理对农产品中的污染物进行富集净化是非常重要的。固相萃取是目前应用最多的样品前处理技术,其核心吸附剂决定了萃取的选择性和萃取效率。近年来,越来越多的新型材料被用作固相萃取的吸附剂,结合多种萃取模式(固相微萃取、分散固相萃取、磁性固相萃取等),大大提高了目标物的萃取效率、萃取选择性和分析通量。纳米材料具有大的比表面积,对痕量目标物亲和力强,将其作为固相萃取的吸附剂,极大地改善了分析技术的选择性和灵敏度,已经成为农产品中痕量化合物预富集技术的优先选择。本文概述了磁性材料、碳基材料、金属和金属氧化物材料、金属有机骨架材料、有机共价骨架材料等纳米材料的吸附特性,因具有比表面积大、吸附容量高、结构可设计等众多优点,良好的稳定性和优异的物理化学性能使其非常适合作为农产品安全分析中污染物富集净化的吸附剂,结合色谱、光谱、质谱等检测技术,所开发的分析方法成功应用于多种农产品中污染物的分析,很好地消除了基质干扰,提高了样品前处理的萃取效率、选择性和分析通量。本文围绕几类新型纳米分离材料在农产品质量安全分析中的应用进行了综述,重点阐述了吸附剂与目标物的作用机理,并对其进一步的开发和应用进行了展望,以期为新型纳米分离介质的制备及其在农产品安全分析中的应用提供参考。

关键词：新型纳米材料农产品质量安全样品制备综述

新型纳米材料在食品非靶向分析中的应用研究进展

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分析测试学报 2023年第10期42卷 1381-1387页

作者：许锦帆陈俊豪李薇孔德明南开大学化学学院分析科学研究中心天津市生物传感与分子识别重点实验室天津300071

食品安全关系人民的生命安全。为了更加准确、高效地筛查出食品中的化学危害因子,对食品进行快速、高通量的非靶向分析极其重要。在非靶向分析中,需要通过样品前处理来消除食品中复杂基质的影响,并高效回收、富集化学危害因子。因此,发... 详细信息

食品安全关系人民的生命安全。为了更加准确、高效地筛查出食品中的化学危害因子,对食品进行快速、高通量的非靶向分析极其重要。在非靶向分析中,需要通过样品前处理来消除食品中复杂基质的影响,并高效回收、富集化学危害因子。因此,发展合适的样品前处理方法和材料尤为关键。近年来金属有机骨架、共价有机骨架、磁性纳米材料等新型纳米材料在样品前处理中发挥了重要作用。该文主要介绍了近几年用于食品安全非靶向筛查的样品前处理方法,新型纳米材料在样品前处理中的应用及样品前处理技术在非靶向分析中的应用,并展望了未来的发展方向。

关键词：食品安全非靶向分析样品前处理新型纳米材料

新型纳米材料与噬菌体展示技术在真菌毒素检测中的应用

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食品与发酵工业 2021年第3期47卷 230-236页

作者：冯林陈雪岚江西师范大学生命科学学院江西南昌330022

真菌毒素是真菌在生长繁殖过程中产生的次级有毒代谢产物,具有致癌、致畸、致突变的毒性作用,严重危害人体健康,因此对其检测与控制非常重要。现有检测方法普遍存在样品预处理复杂、成本高、操作繁琐等缺点,且会对操作人员和环境造成潜... 详细信息

真菌毒素是真菌在生长繁殖过程中产生的次级有毒代谢产物,具有致癌、致畸、致突变的毒性作用,严重危害人体健康,因此对其检测与控制非常重要。现有检测方法普遍存在样品预处理复杂、成本高、操作繁琐等缺点,且会对操作人员和环境造成潜在二次危害。新型纳米材料可以提高真菌毒素的检测灵敏度,噬菌体展示技术可以筛选真菌毒素的模拟表位和抗真菌毒素的重组抗体,降低检测成本,达到无毒检测真菌毒素的目的。文章综述了近年来不同种类的纳米材料与噬菌体展示技术以及两者相互结合在真菌毒素检测方面的应用,并对其未来的发展进行了展望。

关键词：真菌毒素新型纳米材料噬菌体展示技术无毒检测灵敏度模拟表位

基于新型纳米材料的电化学免疫传感器检测咖啡中赭曲霉毒素A的研究

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基于新型纳米材料的电化学免疫传感器检测咖啡中赭曲霉毒素A的研究

作者：李林芝海南大学

学位级别：硕士

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种由赭曲霉、青霉菌等真菌产生的次级代谢产物,广泛存在于粮谷类、饲料、坚果、葡萄及葡萄酒、咖啡及其制品中。OTA能长期在人体和动物体中积累,不仅对肝脏、肾脏损害极大,还对神经系统和免疫系统具... 详细信息

赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种由赭曲霉、青霉菌等真菌产生的次级代谢产物,广泛存在于粮谷类、饲料、坚果、葡萄及葡萄酒、咖啡及其制品中。OTA能长期在人体和动物体中积累,不仅对肝脏、肾脏损害极大,还对神经系统和免疫系统具有毒性,可能致畸和致癌。目前已有比较成熟的OTA检测方法,如薄层色谱法、高效液相色谱法等。薄层色谱法虽然操作简单、成本低,但灵敏度低和重现性差,无法自动化,干扰较强,而高效液相色谱法虽然准确度和灵敏度高,但成本也高,样品前处理复杂,无法满足快速检测的需求。因此,开发快速、低成本、高灵敏的OTA检测方法具有很高的研究价值。电化学传感器是基于识别分子和目标物之间在电极表面发生氧化还原反应所产生电流的变化进行分析,灵敏度高、稳定性好、检测范围广、快速、便携。电致化学发光传感器不仅具有电化学传感优势,还具有自己独特的优势,例如重现性好、装置简单、便携、背景干扰小、可现场直接检测和连续检测等优点,成为开发新型检测方法的优先选择。因此开发新的电化学传感和电致化学发光传感为OTA定性定量快速检测提供了新的发展方向。纳米材料通常作为构建电化学传感器的传感界面,用于提高传感器面积、增大识别分子的固定量。与传统修饰电极的固定化材料相比较,纳米复合材料具有比表面积大、光学性能优良等特征,在电化学应用方面还具有良好的信号放大作用。同时,纳米抗体分子量小、亲和力高,制备过程简单,抗基质效应强,基于抗原与抗体相互作用的免疫学分析方法操作简单,可用于大量样品的检测。本课题以新型纳米材料构建三维传感界面,纳米抗体或纳米抗体多聚体为靶向识别分子,构建高灵敏度、高稳定性和高特异性电化学免疫传感器和电化学发光免疫传感器,用于检测咖啡中的OTA含量:(一)基于Au@BSA生物纳米材料为生物传感界面,以OTA纳米抗体Nb28为靶向分子构建OTA电化学免疫传感器,通过硫堇分子的电化学信号变化实现OTA的高灵敏检测,并用于咖啡实际样品中OTA含量检测。该传感器操作简单,特异性强,其检测范围为0.01 ng/m L～100 ng/m L,检测限为8 pg/m L。(二)构建基于废鸡蛋壳为模板的Au@Ca CO复合物为三维电化学发光传感界面,OTA纳米抗体Nb28为靶向分子的新型OTA电致化学发光免疫传感器,实现OTA纳米抗体在Au@Ca CO上高效组装与固定。基于Ru(bpy)/TPA体系构建的高稳定性、高灵敏的ECL免疫传感器,其检测范围为10 pg/m L～100 ng/m L,检测限低至5.7 pg/m L,并应用于高灵敏检测咖啡样品中OTA含量。(三)基于g-CN和Zr-MOF材料间的能量共振转移(RET),以OTA纳米抗体多聚体Nb28-C4bp?为靶向分子,构建基于ECL-RET电致化学发光免疫传感器,实现OTA超灵敏一步检测,检测范围为0.1 pg/m L～500 ng/m L,检测限低至33 fg/m L,最终实现复杂咖啡基质中OTA的快速分析。

关键词：赭曲霉毒素A 新型纳米材料纳米抗体电化学免疫传感电致化学发光免疫传感

新型纳米材料在大气颗粒物污染治理中的应用探索

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皮革制作与环保科技 2023年第24期4卷 103-105页

作者：夏建峰江苏仁航环境科技有限公司江苏南通226300

本文探讨了新型纳米材料在大气颗粒物污染治理中的应用,介绍了大气颗粒物污染的严重性和挑战,以及新型纳米材料的特点和潜力。本文还列举了几个关键的应用领域,并分析了相关案例的研究结果。最后,指出了该领域面临的挑战与前景,并呼吁... 详细信息

本文探讨了新型纳米材料在大气颗粒物污染治理中的应用,介绍了大气颗粒物污染的严重性和挑战,以及新型纳米材料的特点和潜力。本文还列举了几个关键的应用领域,并分析了相关案例的研究结果。最后,指出了该领域面临的挑战与前景,并呼吁相关人员加强对新型纳米材料的研究并推动其应用。

关键词：新型纳米材料大气颗粒物污染大气污染治理

DNA信号放大技术与新型纳米材料在生物传感器中的应用

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DNA信号放大技术与新型纳米材料在生物传感器中的应用

作者：田静轩江西科技师范大学

学位级别：硕士

生物传感器具有成本低、分析速度快、选择性好、灵敏度高、能够在复杂的体系中进行在线连续监测等优点,在分析化学和生命科学等领域具有广阔的应用前景。DNA信号放大技术和纳米材料在生物传感领域的广泛应用和取得的成果,为研究者提供... 详细信息

生物传感器具有成本低、分析速度快、选择性好、灵敏度高、能够在复杂的体系中进行在线连续监测等优点,在分析化学和生命科学等领域具有广阔的应用前景。DNA信号放大技术和纳米材料在生物传感领域的广泛应用和取得的成果,为研究者提供了更多的传感设计思路。本论文的研究工作基于DNA信号放大技术与新型纳米材料荧光聚多巴胺纳米颗粒(PDA NPs)、铽离子金属有机框架(Tb MOF)、牛血清白蛋白包覆金纳米团簇(BSA@Au NCs)等构建了一系列灵敏、简易、低成本的定量分析疾病标志物的检测方法,内容如下:尿嘧啶DNA糖基化酶(UDG)是起着基本碱基切除修复作用的典型的DNA糖基化酶,人体的神经性疾病、人类免疫缺陷类疾病、淋巴瘤和布鲁姆综合症等疾病的发生都与人体内UDG异常表达联系紧密。在第2章中,开发一种新的基于3’-5’外切酶活性的EndoⅣ循环信号放大策略(EAECSA)用于高灵敏尿嘧啶DNA糖基化酶(UDG)活性检测。在这种方法中,UDG有效地切除带有一个尿嘧啶核苷酸的发夹探针,产生一个无嘧啶位点(AP位点)。AP位点被EndoⅣ切割,一个较短的DNA探针被释放,通过形成三通结构触发EAECSA策略,致使检测探针被大量酶切释放出标记FAM的单个碱基。由于FAM标记的单碱基与GO之间的相互作用极弱,观察到较强的荧光信号。相反,当UDG缺失时,发夹型探针不能被酶切,三通结构没有形成,检测探针没有被酶切,因此,检测探针的荧光团被氧化石墨烯有效淬灭,检测到的荧光信号可以忽略。所设计的EAECSA技术的检出限为7.0×10 U m L,并且可用于UDG抑制剂筛选和细胞裂解液中目标物的分析检测。该策略为等温核酸扩增提供了一种新的方法,并有望在UDG谱分析和相关疾病诊断中得到应用。碱性磷酸酶(ALP)在人体的肾脏、骨骼、肝脏和胎盘等器官中的含量较高,器官内ALP的浓度出现不同于人体正常水平的情况与糖尿病、肝炎、癌症等相关疾病密切相关。近年来,荧光PDA NPs逐渐成为一种新型的生物聚合物纳米探针,并已成功地应用于生物传感和生物成像领域。第3章在氢氧化钠溶液(Na OH,p H=11)中合成了荧光聚多巴胺纳米粒子(PDA NPs),并以PDA NPs为有效的信号报告因子,构建了一种新型的检测碱性磷酸酶(ALP)的荧光纳米平台。ALP酶解底物L-抗坏血酸-2-磷酸(AA2P)得到L-抗坏血酸(AA),AA与汞离子(Hg)可以发生氧化还原反应,基于此构建了该纳米平台。Hg可通过与PDA NPs表面官能团的配位作用有效淬灭PDA NPs的荧光。但AA的加入大大抑制了淬灭效果。在此基础上,可以通过底物AA2P水解成AA,以PDA NPs的荧光信号变化作为输出来检测ALP的活性。该纳米平台对ALP的检测具有较高的灵敏度和良好的选择性。该传感器的线性范围为0-18 U L,检测限为0.4 U L。该方法不仅可用于ALP抑制剂的筛选,还可用于血清样品中ALP活性的检测。此外,该策略可以很容易地扩展到参与AA生成反应的其他种类的酶。肝素(Hep)在静脉血栓栓塞、炎症和血液凝固等生理过程扮演着重要的角色,多硫酸软骨素(CS)则是软骨、骨骼、韧带等脊椎动物组织的重要组成成分。它们在许多生物系统中发挥重要作用,并且广泛应用于临床。在第4章的研究工作中,设计了一种基于绿光发射金属有机铽(Tb MOF)和红光发射的牛血清白蛋白包覆金纳米团簇(BSA@Au NCs)的双发射反变比率型荧光纳米平台,用于Hep和CS的荧光和比色双模式分析检测。当过量的Tb MOF与BSA@Au NCs混合时,Tb MOF与BSA@Au NCs通过静电作用可在离心过程中形成纳米团聚物,在254 nm紫外灯下,上清液因只含有Tb MOF而呈现亮绿色。然而,由于Tb与Hep和CS有较强的亲和力,引入Hep或CS导致Tb MOF分解,使BSA@Au NCs释放到上清液中。在254 nm紫外照射下,检测到BSA@Au NCs的红色荧光,Tb MOF的绿色荧光消失。双发射反变比率型荧光纳米平台具有两种不同波长下的发射强度比变化以及对应的绿-红荧光颜色变化,因此,可以利用荧光分光光度计和智能手机分别对Hep和CS进行荧光和比色分析。该比率型荧光纳米探针可以简单、快速地检测Hep和CS,并且检测结果具有较高的灵敏度、选择性和准确性。此外,该方法还成功地用于人血清中Hep和CS的分析检测,证明该荧光纳米平台在生物医学诊断中Hep和CS的分析检测方面具有潜在的应用前景。

关键词：生物传感器 DNA信号放大技术核酸内切酶Ⅳ 新型纳米材料荧光聚多巴胺金属有机框架金纳米簇

基于新型纳米材料的电化学发光适配体传感器检测重金属的研究

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基于新型纳米材料的电化学发光适配体传感器检测重金属的研究

作者：翟鸿国山东理工大学

学位级别：硕士

重金属污染导致食品和人类健康受到严重危害。重金属一旦进入人体很难排出,可与蛋白质结合并降解困难,对机体健康产生极大危害。因此,建立简单、快速、精准的重金属检测方法对保障食品安全和人类健康具有重要意义。由于工、农业的快速发... 详细信息

重金属污染导致食品和人类健康受到严重危害。重金属一旦进入人体很难排出,可与蛋白质结合并降解困难,对机体健康产生极大危害。因此,建立简单、快速、精准的重金属检测方法对保障食品安全和人类健康具有重要意义。由于工、农业的快速发展,水体和水产品受多种重金属污染,同时,还存在其他抗生素和致病菌等污染物的危害,单一目标物的检测已无法满足人类生产生活需要,亟需建立多种污染物同步检测的方法保障食品安全。针对以上问题,本研究利用功能性的新型纳米材料提高电化学发光性能,高专一性和特异性的适配体作为识别元件,借助阴极、阳极两种发光材料构建了电位分辨的同步检测两种污染物的生物传感器,用于水体和水产品中重金属、抗生素和致病菌的检测。主要研究内容和研究结果如下:(1)合成碳化钛@纳米金(MXene@Au)和核壳纳米颗粒纳米金@二氧化硅(Au@Si O),构建了以MXene@Au为基底和Au@Si O为信号放大因子的电化学发光生物传感器,用于检测水中Pb(Ⅱ)。MXene@Au复合材料的使用为联吡啶钌(Ru(bpy))在电极上的负载提供了良好的界面环境。基于共振能量转移,Au(核)Si O(壳)纳米颗粒能激发电子传递,促进三丙胺(TPr A)氧化,提高电化学发光强度。此外,利用专一性识别程度高的适配体链,特异性识别Pb(Ⅱ),Pb(Ⅱ)激活适配体发挥其核酸内切酶活性,实现了Pb(Ⅱ)检测过程中的信号循环放大。加入Pb(Ⅱ)后,电化学发光信号减弱,根据电化学发光强度检测Pb(Ⅱ)浓度。在0.1～1×10 ng/L范围内,该适配体传感器的最低检出限(LOD)为0.059 ng/L,相对标准偏差(RSD)为0.39%～0.99%,加标回收率为90.00%～125.70%。利用该传感器实现了对水中重金属Pb(Ⅱ)的特异性检测。(2)水体污染导致水产品受污染严重,水产品中不仅受重金属污染,还存在抗生素等有害物质。在上一章的基础上,该部分建立了同步检测两种污染物的电化学发光分析方法。利用花状的硫化铋@纳米金(BiS@Au)作为基底纳米材料增加传感器比表面积,引入纳米金@鲁米诺(Au@luminol)和硫化镉量子点(Cd S QDs)两种独立的电化学发光发射信号,构建了双电位同时识别双靶点Cd(Ⅱ)和氨苄青霉素的生物传感器。BiS@Au纳米花具有较高的表面活性面积,加快电子转移速率,为发光材料的负载提供了良好的界面环境。利用Au@luminol功能化DNA2探针作为正电位下的独立发光信号源,识别Cd(Ⅱ);Cd S QDs功能化DNA3探针作为负电位下的独立发光信号源,识别氨苄青霉素。根据两种发光信号源的电化学发光强度变化,实现了不同浓度下Cd(Ⅱ)和氨苄青霉素的同时检测。该生物传感器在1×10-1×10 ng/L范围内,Cd(Ⅱ)和氨苄青霉素的LOD为3.42×10 ng/L和3.57×10 ng/L,加标回收率为94.54%～119.18%,RSD为0.37%～2.98%。该传感器分析了两种靶标物质的检测机理,实现了水产品中Cd(Ⅱ)和氨苄青霉素高灵敏同时检测。(3)水产品除受到重金属和抗生素的污染外,致病菌污染也普遍存在。在前一章研究的基础上,该部分研究了水产品中重金属和金黄色葡萄球菌(***)两种污染物的同步检测方法,并且构建了基于适配体的双电位分辨电化学发光传感器。合成了纳米金@镍-钴金属有机骨架(Au@Ni-Co-MOFs)提高传感器的表面活性面积和灵敏度,为两种功能性探针提供更多的催化活性位点。海胆状纳米金@鲁米诺(Au@luminol)探针连接适配体DNA2特异性识别Pb(Ⅱ),Cd S QDs探针结合适配体DNA3特异性识别金黄色葡萄球菌,通过Au@Ni-Co-MOFs协同催化过氧化氢还原,产生电化学发光信号。利用双信号根据不同浓度的Pb(Ⅱ)和金黄色葡萄球菌引起不同的电化学发光响应,实现两种物质的高灵敏定量检测。该传感器对Pb(Ⅱ)和金黄色葡萄球菌的检测范围分别为1×10-1×10 ng/L和0-1×10 CFU/m L,LOD为1.9×10 ng/L和1.3 CFU/m L,成功实现了对水产品中重金属Pb(Ⅱ)和金黄色葡萄球菌的灵敏检测。

关键词：重金属抗生素致病菌电化学发光传感器新型纳米材料

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新型纳米材料在土木防水处理中的应用研究

造纸装备及材料 2023年第10期52卷 91-93页

作者：燕子晗太原学院山西太原030032

随着科技的不断进步,纳米材料在土木工程领域的应用越来越受到关注。传统的土木防水方法存在一定的局限性,而新型纳米材料以其独特的物理和化学性质,为土木防水处理提供了新的可能。文章介绍了传统防水材料的局限性,详细分析了新型纳米... 详细信息

随着科技的不断进步,纳米材料在土木工程领域的应用越来越受到关注。传统的土木防水方法存在一定的局限性,而新型纳米材料以其独特的物理和化学性质,为土木防水处理提供了新的可能。文章介绍了传统防水材料的局限性,详细分析了新型纳米材料的分类和性能,并探讨了其在土木防水处理中的应用,包括改善水泥基材料抗渗性能、增强混凝土结构的耐候性能和提高土壤防水层的稳定性。

关键词：新型纳米材料土木防水处理纳米复合材料

基于新型纳米材料的电化学免疫传感器及其在食品安全检测中的应用进展

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中国食品学报 2015年第4期15卷 136-146页

作者：董秀秀王宇沈玉栋孙远明王弘雷红涛肖治理杨金易徐振林华南农业大学食品学院/广东省食品质量安全重点实验室广州510642 广州市食品检验所广州510410

电化学免疫传感器是将高灵敏的传感技术与高特异的抗原-抗体反应相结合而实现对待测物定性或定量分析的一种方法。近年来,随着抗体制备技术及纳米材料制备技术的迅速发展,电化学免疫传感器正在朝着超灵敏、高通量及更轻便的方向发展,在... 详细信息

电化学免疫传感器是将高灵敏的传感技术与高特异的抗原-抗体反应相结合而实现对待测物定性或定量分析的一种方法。近年来,随着抗体制备技术及纳米材料制备技术的迅速发展,电化学免疫传感器正在朝着超灵敏、高通量及更轻便的方向发展,在食品安全检测领域显示出广阔的应用前景。本文重点介绍了抗体制备技术及新型纳米材料的研究进展,综述了基于新型纳米材料的电化学免疫传感器方法及其在食品安全检测领域的应用,并展望该领域未来的发展方向。

关键词：免疫传感器新型纳米材料抗体食品安全