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基于双模式Au@Pt-DNA生物传感器的竞争性测定法用于农产品中多菌灵杀菌剂的现场灵敏检测

期刊:Frontiers in NutritionDOI:10.3389/fnut.2022.820150

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告:


主要作者与机构
本研究的主要作者包括Ge Chen、Rongqi Zhai、Guangyang Liu、Xiaodong Huang、Kaige Zhang、Xiaomin Xu、Lingyun Li、Yanguo Zhang、Jing Wang、Maojun Jin、Donghui Xu和A. M. Abd El-Aty。研究团队来自多个机构,包括中国农业科学院蔬菜花卉研究所、中国农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所、齐鲁工业大学食品科学与工程学院、开罗大学兽医学院药理系以及阿塔图尔克大学医学院药理系。该研究于2022年2月7日发表在期刊《Frontiers in Nutrition》上。

学术背景
本研究属于食品安全与检测领域,聚焦于农药残留的快速检测技术。多菌灵(Carbendazim, CBZ)是一种广谱苯并咪唑类杀菌剂,广泛用于防治农作物真菌病害。然而,CBZ残留可能对人类健康和环境构成风险,因此需要开发一种快速、可靠的检测方法。传统检测方法如液相色谱-质谱联用(LC-MS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS/MS)虽然准确性高,但操作复杂、耗时长且需要昂贵设备,限制了其应用。本研究旨在开发一种基于双模式Au@Pt-DNA生物传感器的竞争性检测方法,以实现对CBZ的现场快速检测。

研究流程
本研究包括以下主要步骤:
1. Au@Pt纳米材料的制备:通过种子介导生长法合成Au@Pt纳米材料,使用透射电子显微镜(TEM)、能量色散谱(EDS)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征。
2. Au@Pt探针的构建:将CBZ的适配体(DNA)标记在Au@Pt表面,形成Au@Pt探针(Au@Pt-DNA)。
3. Fe3O4探针的构建:将互补DNA(c-DNA)功能化到磁性Fe3O4表面,形成Fe3O4探针(Fe3O4-c-DNA)。
4. 竞争性检测方法的建立:CBZ和Fe3O4探针竞争与Au@Pt探针反应,形成两种生物传感器(Au@Pt-ssDNA-CBZ和Au@Pt-dsDNA-Fe3O4)。前者用于定性分析,后者用于定量分析。
5. 样品前处理:采用改进的QuEChERS方法对韭菜和大米样品进行前处理,用于验证检测方法的可行性。
6. 检测方法验证:通过回收率、相对标准偏差(RSD)和检测限(LOD)等参数评估检测方法的准确性和精密度,并与LC-MS/MS方法进行对比验证。

主要结果
1. Au@Pt纳米材料与探针的表征:TEM显示Au@Pt纳米材料呈均匀球形,平均粒径为20 nm。EDS、UV-Vis和FTIR证实DNA成功修饰在Au@Pt表面。
2. 检测方法的优化:优化了pH值、DNA浓度和反应时间等条件,确定最佳pH为8.0,DNA浓度为1.0 µM,反应时间为20分钟。
3. 定性分析:Au@Pt-ssDNA-CBZ生物传感器在CBZ存在下,溶液颜色从浅蓝色变为深蓝色,实现了CBZ的定性检测。
4. 定量分析:Au@Pt-dsDNA-Fe3O4生物传感器建立了CBZ的校准曲线,检测限为0.038 ng/mg,回收率为71.88%-110.11%,RSD为3.15%-10.91%。
5. 方法验证:检测结果与LC-MS/MS方法具有良好相关性(相关系数>0.93),验证了该方法的可靠性。

结论
本研究开发了一种基于双模式Au@Pt-DNA生物传感器的竞争性检测方法,能够快速、灵敏地检测农产品中的CBZ残留。该方法具有操作简单、成本低、灵敏度高的优点,适用于现场检测,可显著提高农药残留筛查的效率和准确性。

研究亮点
1. 双模式检测:结合定性分析和定量分析,提高了检测的全面性和实用性。
2. 高灵敏度:检测限低至0.038 ng/mg,远低于中国国家标准规定的最大残留限量(MRL)。
3. 现场适用性:方法操作简单,无需复杂设备,适用于现场快速检测。
4. 创新性:首次将Au@Pt纳米材料与适配体结合用于CBZ检测,展现了纳米材料在食品安全检测中的潜力。

其他有价值的内容
本研究还对比了其他基于纳米材料的CBZ检测方法,证明了所开发方法在灵敏度和检测限方面的优势。此外,研究团队提出了未来研究方向,包括将该方法应用于其他农药残留检测以及进一步优化检测流程。


以上是对该研究的详细报告,涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值与应用前景。

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