内分泌干扰物高通量筛查的液相芯片技术研究

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食品安全已经成为引起发达国家和发展中国家广泛关注的热点问题,成为亟待解决的、关系到人民健康的焦点。尤其是广泛存在于水环境和食品生产中的内分泌干扰物,痕量浓度(ng~μg)即可对人体和动物造成严重危害。目前已有的包括酶联免疫吸附实验(ELISA),液相色谱-质谱(LC/MS)在内的技术在灵敏性、准确性和高通量快速检测方面还有很大的缺陷。新型材料和仪器的发展为开发新的可用技术奠定了基础。作为第一种被FDA批准的液相芯片技术,悬浮芯片系统检测平台在临床应用中具有准确、快速、高效和灵敏等优点,为建立食品中内分泌干扰物的高通量检测技术平台奠定了基础。本研究以典型的五种内分泌干扰物(雌二醇、雌三醇、双酚A、己烯雌酚、壬基酚)为靶标物,采用小分子和偶联微球竞争特异性抗体的免疫分析原理,建立了灵敏、高效、稳定的高通量检测技术。在完全抗原与微球的偶联步骤,摒弃了商用试剂盒价格昂贵、购买困难的缺点。通过对各种不同缓冲液进行筛选比较,建立了功能化材料新的偶联方法并对其性能进行了评价,最终确定了廉价、高效的一系列偶联缓冲液。之后建立了五种内分泌干扰物单通道和多通道检测方法,并验证了方法的稳定性和特异性。将此方法与传统的检测手段进行了比对,探究了其在实际样品中检测的可靠性,最终表明此方法具有高效、灵敏的优点。通过优化偶联缓冲体系(激活缓冲液、清洗缓冲液、偶联缓冲液、封闭缓冲液以及储存缓冲液),并和现有试剂盒进行性能比对,建立了高效的偶联反应体系。偶联确证表明建立的缓冲体系反应良好,可以用于功能化微球的构建。新建立的方法可以代替商用试剂盒进行偶联反应,为之后实验室构建小分子多通道检测平台奠定了基础。在建立了新的偶联缓冲体系的基础上,对内分泌干扰物完全抗原的最佳加入量、特异性生物素化抗体的最优加入量、微球偶联时间和偶联完成后微球的封闭时间等几个非常关键的实验参数分别进行了优化。通过建立浓度梯度,研究了五种内分泌干扰物靶标物的曲线方程。通过标准曲线的绘制,建立了五种内分泌干扰物小分子残留的液相芯片的检测方法。分别绘制了五种内分泌干扰物小分子单通道悬浮芯片检测的log 4P回归曲线方程,最终结果显示五种小分子的单通道曲线呈现良好的线性,R~2大于0.9900。最终获得的良好的曲线结果用于之后的高通量方法研究。通过讨论液相芯片技术的多通道检测中多种反应物的特异性识别,证明了多种靶标物特异性抗体、完全抗原、小分子之间可以准确的识别,无明显的交叉反应。又将其他结构相似的雌激素类似物和靶标物进行交叉性反应,结果也表明相对应地抗体和类似物无明显的交叉和干扰反应。证明了此方法的特异性。在单通道检测方法建立的基础上,进行了五种内分泌干扰物同时检测的多通道曲线分析。结果表明,各个靶标物的标准曲线方程和决定系数关系良好,检测区间和检出限均低于国标。并对多通道检测的稳定性进行了讨论,两次实验结果具有良好的重复性。对自来水和牛奶进行了加标回收实验,其检测浓度值与实际浓度值相对偏差较小。总体来说,液相芯片系统可以满足对多种雌激素残留实际样品的初步检测,整个检测过程在1.5 h内即可完成。可以实现对样品的快速、高效和特异性检测。扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)和Zeta电位对功能化微球进行的详细表征,确证了各种靶标物完全抗原在磁球上的成功偶联,生物素化单抗和完全抗原的配对反应以及与链霉亲和素之间进行的结合反应。利用传统的ELISA方法和LC/MS和液相芯片进行了比对研究,结果表明液相芯片在高通量、灵敏度以及检测区间上均有一定的优势。LC/MS灵敏度也非常高,但不能进行高通量检测。作为一种高通量检测技术,液相芯片检测平台已在食品快速检测方面,也有了一部分报道,本实验室已经建立了七种农兽药的高通量检测分析。本研究在原有的实验基础下,建立了新的高效偶联缓冲体系,解决了商用试剂盒价格昂贵、购买难的缺陷。通过对自来水和牛奶进行加标回收,探索了本方法在实际样品中的应用可行性,为内分泌干扰物残留的快速检测提供了新的方法。下一步工作可以利用悬浮微球灵活、自由组合的优点。建立编码微球库,可自由组合检测各种有害残留,具有广阔的应用和发展前景。
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