上转换荧光猝灭试纸条检测牛奶中磺胺喹恶啉

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上转换荧光猝灭试纸条检测牛奶中磺胺喹恶啉胡高爽,张燕,生威,李志,王俊平,王硕*(天津科技大学食品工程与生物技术学院,教育部食品营养与安全重点实验室,天津 300457)摘 要:目的:根据荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)的原理,构建一种基于上转换荧光纳米材料的新型免疫标记荧光猝灭试纸条检测牛奶中的兽药磺胺喹恶啉(sulfaquinoxaline,SQX)残留。

方法:通过热分解方法合成上转换纳米荧光材料,通过柠檬酸三钠还原法制备胶体金纳米颗粒。

将合成的上转换荧光颗粒固定在试纸条C线上,并将上转换荧光颗粒与SQX包被抗原的混合物固定在T线上,将胶体金标记的SQX单克隆抗体喷涂在金标垫上。

滴加样品后,随着样品液的流动,金标抗体会移动到T线处并与SQX包被抗原结合,这种结合会导致抗体上的纳米金颗粒(受体)与T线上的上转换颗粒靠近(供体),从而发生FRET,产生荧光猝灭。

在980 nm激发器激发波长下通过目测检测荧光强弱变化,从而实现对SQX的检测。

结果:该免疫荧光猝灭试纸条检测SQX的方法检测限为1 µg/L,牛奶样品的检测限为8 μg/L。

整个检测过程不超过15 min。

结论:该方法操作简便、灵敏度高、检测时间短、结果易于判断,可以满足牛奶中SQX残留的现场快速检测的要求。

关键词:磺胺喹恶啉;上转换材料;免疫荧光猝灭试纸条;牛奶Upconversion Nanoparticles (UCNPs)-Based Fluorescence Quenching Immunochromatographic Strips forRapid Detection of Sulfaquinoxaline in MilkHU Gaoshuang, ZHANG Yan, SHENG Wei, LI Zhi, WANG Junping, WANG Shuo* (Key Laboratory of Food Nutrition and Safety, Ministry of Education, College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)Abstract: Purpose: A novel fluorescent quenching immune chromatographic strip (FQICS) using upconversion nanoparticles (UCNPs) was developed to detect sulfaquinoxaline (SQX) in milk samples based on the principle of fluorescence resonance energy transfer (FRET). Methods: UCNPs was prepared using a pyrolytic process, and colloidal gold was prepared using sodium citrate reduction method. Then OVA-UCNPs were distributed to the upper side to form C line. OVA-UCNPs and SQX-OVA coating antigen were added to the lower side of the NC membrane to form the T line. When a negative sample was added to the sample pad, the liquid sample containing colloidal gold-labeled antibody migrated via capillary action toward the end of the strip. When the mixture reached the T line, which was coated with SQX-OVA coating antigen and OVA-UCNPs, the gold-labeled antibody bound to SQX-OVA coating antigen. Since the UCNPs were simultaneously coated at the same location as the SQX-OVA coating antigen, the binding of gold-labeled antibody to SQX-OVA coating antigen could provide a suitable distance between the UCNPs and colloidal gold to cause FRET. Using a 980 nm laser, the test results could be evaluated visually according to fluorescence intensity. Results: The limit of detection (LOD) of this assay for SQX in PBS buffer was 1 µg/L, and the LOD for SQX in milk samples was 8 μg/L. The whole detection process could be completed within 15 min. Conclusion: The FQICS based on UCNPs allowed for simple, sensitive, time-saving, and rapid on-site detection of SQX residues in milk.Key words: sulfaquinoxaline; upconversion nanoparticles; fluorescence quenching immune chromatographic strips; milkDOI:10.7506/spkx1002-6630-201724035中图分类号:TS201.2文献标志码:A文章编号:1002-6630(2017)24-0218-06引文格式:胡高爽, 张燕, 生威, 等. 上转换荧光猝灭试纸条检测牛奶中磺胺喹恶啉[J]. 食品科学, 2017, 38(24): 218-223.DOI:10.7506/spkx1002-6630-201724035. 收稿日期:2016-12-22基金项目:国家国际科技合作专项(2014DFR30350);天津市科技计划项目(14ZCDGNC00098)作者简介:胡高爽(1989—),女,博士研究生,研究方向为食品安全。

E-mail:hugaoshuang1989@*通信作者:王硕(1969—),男,教授,博士,研究方向为食品安全。

E-mail:s.wang@HU Gaoshuang, ZHANG Yan, SHENG Wei, et al. Upconversion nanoparticles (UCNPs)-based fluorescence quenching immunochromatographic strips for rapid detection of sulfaquinoxaline in milk[J]. Food Science, 2017, 38(24): 218-223. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201724035. 磺胺类药物具有广谱抗革兰氏阴性菌和阳性菌的活性、价格便宜、使用方便等特点,广泛应用在兽医临床及动物饲料添加剂等研究领域中[1-2]。

由于其在兽医临床应用时可能产生耐药性,而且会造成动物源性食品中出现兽药残留,进而对人体产生慢性的毒副作用,引起各种器官的病变,因此我国对肉类以及动物其他可食部分中磺胺类药物残留制定了最高限量[3-4]。

目前用于检测磺胺喹恶啉(sulfaquinoxaline,SQX)的方法主要包括毛细管电泳法[5-6]、气相色谱-串联质谱法[7-8]、高效液相色谱法[9-10]、液相色谱-串联质谱法[11-13]等。

上述方法虽灵敏度高,但因仪器昂贵,前处理步骤繁琐,耗费时间长等问题,并不适合进行大量样品筛查以及现场快速检测。

基于抗原抗体特异性反应的免疫分析检测技术因其具有灵敏、精确、快速、成本低廉等特点,在兽药残留的快速检测中得到了广泛的应用[14-17]。

 荧光纳米材料是一种新型材料,近年来得到了国内外科研人员的广泛关注,并作为一种免疫标记材料在免疫检测中得以应用[18-19]。

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)是一种对于相互靠近的供体与受体通过偶极子-偶极子相互作用而产生的非辐射性的过程,荧光猝灭是荧光能量共振转移的现象之一[20-22]。

本实验根据荧光共振能量转移的原理,构建了一种新型的基于上转换纳米材料(upconversion nanoparticles,UCNPs)和胶体金的免疫荧光猝灭试纸条检测牛奶中SQX。

UCNPs固定在试纸条C线上。

同时,上转换颗粒与SQX包被抗原(SQX半抗原与卵白蛋白(ovalbumin,OVA)复合物,SQX-OVA)固定在试纸条T线上,胶体金标记的SQX抗体喷涂在金标结合垫上。

当滴加阴性样品后,样品液带动金标抗体到T线处与SQX-OVA结合,这种结合导致抗体上的金颗粒(受体)与T线上的上转换荧光颗粒靠近(供体),从而发生FRET,产生荧光猝灭,实验原理如图1所示。

当滴加阳性样品后,游离SQX与金标抗体结合,从而使得T 线处的金标抗体与SQX-OVA的结合量减少,从而导致T 线上的荧光猝灭现象减少,会部分荧光保持,加入足量的阳性样品后,T线完全不产生荧光猝灭,会全部荧光保持。

这样目标物SQX与T线的荧光强度会产生一个正比的关系。

ṧ㔃н SQXSQX㜦փ䠁UCNPs OVA SQX SQX-OVA Anti-SQX փ≤㛼NC㟌T㓯T㓯T㓯T㓯C㓯ABCA.试纸条的组装示意图;B.添加阴性样品后由于FRET作用,从而使T线荧光猝灭;C.添加足量阳性样品后,金标抗体优先与结合垫样品中的SQX 结合,使得T线上的荧光不会猝灭,从而使得T线部分或全部荧光保持。