信号放大辅助的免标记适体传感器检测废水中抗生素

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细菌感染曾是人类的第一死因,抗生素的发现让人们点亮生的希望,重拾生的信念。抗生素是目前世界上应用最广、发展最快、品种最多的一类药物。但在现今社会,抗生素的滥用也带来了一些负面影响。在食品和生态环境中,均存在抗生素残留,极大威胁着人类的身心健康与生存环境。因此,建立快速有效的检测方法,用于复杂环境中抗生素残留的快速筛查具有重大意义。随着科学研究的快速发展,各种分析检测仪器与新型检测方法推陈出新。其中荧光适体传感器因其具有响应快、低成本、高效率等优点,在食品安全、环境监测和临床诊断等领域得到了广泛的发展和应用。为了进一步提升传感器的检测性能,在广泛查阅相关文献的基础上,本文基于核酸酶、纳米材料、杂交链式反应(HCR)等信号放大技术构建了几种简便、快速、低成本的新型荧光适体传感器用于抗生素高灵敏检测。本论文的工作主要包括以下内容:(1)基于核酸外切酶Ⅲ构建的荧光适体传感器免标记检测卡那霉素。利用核酸外切酶ExoⅢ能特异性水解ds DNA为寡核苷酸的特性,核酸染料SYBR Gold作为荧光信号传输剂,构建ExoⅢ辅助信号放大的荧光适体传感器免标记检测卡那霉素。该策略对缓冲溶液和实际样品中的卡那霉素均具有较好的检测能力,为监测水环境中卡那霉素污染程度提供了一种精准、可靠的方法。(2)基于氧化石墨烯调控的低背景适体传感器“turn-on”检测四环素。氧化石墨烯(GO)是新型的碳纳米材料,具有优良的比表面积和亲和性,可通过π-π堆积相互作用强烈吸附单链DNA,从而构建GO-适体传感器“turn-on”检测四环素。当四环素存在时,靶标诱导单链核酸适体脱离石墨烯,加入核酸染料即可获得强烈的荧光信号。而当靶标不存在时,单链核酸适体被石墨烯吸附,不能增强核酸染料的荧光。GO优异的吸附能力降低了背景输出信号,辅助放大检测信号,该策略比“turn-off”模式的检测限高4个数量级,表现出极高的灵敏度。此外,该传感器具有良好的稳定性和重复性,在牛奶和废水等实际样品中均能成功检测,表明该策略在食品安全和环境保护的实用性和适用性。(3)基于HCR反应的适体传感器免标记检测四环素。杂交链式反应(HCR)利用碱基互补配对原理形成超长稳定的ds DNA结构,是一种常用的信号放大技术。在前述研究的基础上,将氧化石墨烯与杂交链式反应相结合,构建基于杂交链式反应协同氧化石墨烯信号放大策略的适体传感器,用于免标记检测四环素。该策略操作简便,响应快,成本低,表现出良好的特异性、稳定性、重复性。该方法的建立将对监测分析实际水环境中的四环素具有潜在的应用前景。
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