中国农业大学理学院化学系张三兵副教授团队在黄曲霉毒素B1荧光传感检测方面取得重要进展
文章导读
潜藏在花生谷物中的I类致癌物黄曲霉毒素，是威胁食品安全的“隐形杀手”，而传统检测方法却昂贵又耗时。如何破解这一困局？中国农大张三兵团队将目光投向了荣获诺奖的“分子建筑”技术，成功研制出一种“双重锁定”荧光传感器。该成果不仅实现了远超欧盟严苛标准的超高灵敏度检测，更兼具快速响应、低成本、可循环使用的巨大优势，为高效守护大众餐桌安全开辟了全新的可行路径。
— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。
近日，我校理学院化学系张三兵副教授团队在检验检测领域国际顶级期刊《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）发表了题为《基于分子印迹聚合物辅助的双中心MOF-on-MOF传感器对黄曲霉毒素B1的快速和高灵敏检测及其双选择性机制》“Dual-centered MOF-on-MOF sensor assisted by molecularly imprinted polymer for rapid and sensitive detection of aflatoxin B1 with dual selectivity mechanism”的研究成果。该工作设计了一种基于MOF-on-MOF理念的双中心荧光传感器，利用MOFs的呼吸效应和分子印迹技术实现了对AFB1的双选择性识别，为AFB1的高灵敏和低成本检测开辟了新的思路。
10月8日，日本京都大学北川进（Susumu Kitagawa）、澳大利亚墨尔本大学理查德·罗布森（Richard Robson）和美国加州大学伯克利分校奥马尔·亚吉（Omar M. Yaghi）因发展金属有机骨架的贡献（for the development of metal-organic frameworks）分享了2025年诺贝尔化学奖。而在诺贝尔奖之外，MOFs的意义早已超越材料科学本身，为人类构建出重新理解物质世界的时代。如今，MOFs已经从基础研究逐步走向产业化。未来，随着MOFs技术的不断成熟，这种“分子建筑”或将在环保、能源和健康等领域创造更多可能。
黄曲霉毒素B1（Aflatoxin B1, AFB1）是一种由黄曲霉产生的剧毒真菌毒素，常污染花生、谷物、饲料等农产品，已被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer, IARC）列为I类致癌物，给人类与动物健康构成严重威胁。许多国家和组织已对特定食品中的AFB1设定了最高残留限量。例如，欧盟规定谷物中AFB1的最高允许水平为2 μg/kg，我国对花生、玉米及其制品的AFB1最高允许水平为20 μg/kg。目前，传统检测方法（HPLC和ELISA等）存在仪器昂贵、检测耗时、操作复杂及无法实时检测等问题。近年来，基于光化学的荧光传感方法在农产品安全保障中得到了广泛关注。然而，在没有抗体或适配体生物分子的情况下实现高灵敏度荧光检测仍然具有挑战性。因此，开发快速、灵敏和低成本的AFB1检测方法仍有很大的需求。
Al-MOFs@Eu-MOFs@MIP 荧光检测AFB1示意图
金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一类由金属离子和有机配体组成的具有规则空腔的多孔配位聚合物。这一类材料形貌上完全规则，具有结构可设计和功能可定制等优势，在气体存储、吸附分离、传感和催化等领域展现出广阔应用前景。
张三兵副教授团队构建了一种基于分子印迹（MIP）辅助Al-MOF@Eu-MOF体系的双中心荧光平台，用于高灵敏检测AFB1。在AFB1存在时，该体系在440 nm处的荧光（归属为Al-MOFs）在PET和呼吸效应的协同作用下显著增强，而662 nm处的荧光（归属为Eu-MOFs）则因IFE猝灭。该双中心荧光策略利用PET、呼吸效应和IFE的协同作用，使Al-MOF@Eu-MOF@MIP传感器能够产生双重且强度变化相反的荧光信号，从而实现对AFB1的高灵敏检测。此外，印迹因子的计算证明Al-MOF@Eu-MOF@MIP对AFB1具有比非印迹材料更好的结合亲和力。基于上述效果，Al-MOF@Eu-MOF@MIP传感器对AFB1的检测限低至6.33 nmol/L（1.977 μg/kg），此值低于欧盟法规设定的AFB1最大残留限量（2 μg/kg）以及我国国家食品安全标准设定的AFB1最大残留限量（20 μg/kg）。通过循环利用试验和对动物饲料中AFB1的检测证实了所设计传感平台的实用性。
Al-MOF@Eu-MOF@MIP荧光检测AFB1
该研究基于MOF-on-MOF的双荧光发射平台设计理念，构建了荧光变化方向相反的AFB1比率型荧光化学传感器，通过两组荧光信号的相互校准提高检测的准确性，并集成了分子印迹组装的信号放大，实现了AFB1的灵敏检测，扩展了MOFs材料在传感领域的应用，对开发高性能比率荧光传感器具有重要意义。与已报道的多数方法尤其是荧光传感方法相比，该研究所设计的传感平台具有更宽的线性检测范围、更低的检测限和更快的响应时间。与商业化ELISA试剂盒相比，所设计传感平台具有可循环使用和成本低的优点，展示了在食品安全监测等领域具有很大的应用潜力。
该研究中国农业大学为第一完成单位，硕士生李张敏为第一作者，张三兵副教授为通讯作者，得到了国家重点研发计划的支持。
© 版权声明
本文由分享者转载或发布，内容仅供学习和交流，版权归原文作者所有。如有侵权，请留言联系更正或删除。
相关文章
暂无评论...