分子印跡熒光納米探針在食品安全檢測中的應(yīng)用進展

□ 張彥斌 姜 莎 內(nèi)蒙古自治區(qū)食品檢驗檢測中心朱葉青 杜 艷 呼和浩特市食品檢驗所 王 巖 張宏博 內(nèi)蒙古自治區(qū)食品檢驗檢測中心

食品安全是全球持續(xù)關(guān)注的一大熱點問題，隨著各種食品安全檢測技術(shù)的開發(fā)與優(yōu)化，特別是分子印跡熒光納米探針在食品安全分析檢測中的應(yīng)用研究，其對技術(shù)進步具有極大的推動作用。

1 技術(shù)概述

分子印跡熒光納米探針具有識別功能，在選擇性復(fù)合型印跡納米材料的幫助下，得到了固態(tài)高分子聚合物，其簡稱仿生抗體，是分子印跡聚合物中雜化識別元件和納米材料的一種[1]。該技術(shù)在分析檢測中具有穩(wěn)定性強、制備過程簡單、靈敏性高的特征。可對分子進行微觀識別，轉(zhuǎn)化為可讀的熒光信號，使用方便、檢測直觀，對于分析檢測技術(shù)的發(fā)展具有推動作用。

新技術(shù)賦予了材料特殊的識別功能，替代了人工合成度特定模板分子選擇性較差的技術(shù)，分子以及熒光印跡技術(shù)具有高選擇性，結(jié)合熒光納米材料的發(fā)光特性，使探針在信號傳導(dǎo)上發(fā)揮巨大作用，是傳統(tǒng)分子印跡技術(shù)的重大突破。

2 技術(shù)原理與特點

通過對分子印跡合成方法的改進，將熒光納米材料的發(fā)光功能引入到分子印跡技術(shù)中，形成了分子印跡熒光探針技術(shù)，熒光探針技術(shù)的原理是探針分子中的熒光發(fā)色團與接受基團連接在一起，由于待測分子的加入，接受基團與待測物質(zhì)絡(luò)合或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起熒光信號的增強或猝滅，通過熒光信號的變化可以達到檢測待測分子的目的。熒光探針由3部分組成：①熒光發(fā)色團（Fluorophore，簡稱F），把識別基團與待測分子相互作用引起的變化轉(zhuǎn)化成儀器檢測的信號，負責(zé)信號表達；②連接體（Spacer，簡稱S），主要負責(zé)連接熒光發(fā)色團和識別基團，起到連接臂的作用；③接受基團（Receptor，簡稱R），主要選擇性識別和結(jié)合目標(biāo)分子，使熒光探針分子所處的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，一般通過配位鍵、化學(xué)鍵和氫鍵完成，在這3部分中，接受基團決定反應(yīng)體系的選擇性和特異性，熒光探針的反應(yīng)決定體系的靈敏度，連接體起到分子識別的作用。

微觀分子識別延長了熒光探針技術(shù)的優(yōu)勢，其穩(wěn)定性較高，依賴生物體系的識別，能夠?qū)⒎肿佑≯E技術(shù)與分子聚合物進行有機結(jié)合，表現(xiàn)出分子印跡熒光探針中聚合物的雙重優(yōu)點，結(jié)合較高的識別選擇性，探針中的應(yīng)激位點可以根據(jù)不同印記分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行定制，將抗體對抗原的特異性識別能力與熒光材料相結(jié)合，發(fā)揮出抗體的篩選作用。最重要的是分子具有天然識別功能，不受環(huán)境影響，批次差異小，化學(xué)穩(wěn)定性強，與熒光探針相比，其抗酸堿能力強，具有較長的使用壽命和高度的穩(wěn)定性。

另外，在分子印跡熒光探針技術(shù)的應(yīng)用中，根據(jù)不同分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，采用定制的檢測方法，具有較高的選擇性。與傳統(tǒng)的分子印跡聚合物相比，省去了富集目標(biāo)物的環(huán)節(jié)，引入信號轉(zhuǎn)換功能，且熒光納米粒子本身表面積較大，在聚合物缺乏信號傳導(dǎo)的情況下，實現(xiàn)高度靈敏的熒光檢測[2]。

3 主要技術(shù)與應(yīng)用

分子印跡技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得其在食品安全檢測領(lǐng)域中逐步應(yīng)用，檢測范圍包括農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、生物毒素、化學(xué)分子、重金屬與微生物項目等。

分子印跡熒光探針可有效避免背景信號的干擾。在實驗條件下，通過頻率發(fā)光機制，將低頻率激發(fā)光轉(zhuǎn)換成高頻率發(fā)射光，具有穩(wěn)定性好、吸收和發(fā)射帶窄、壽命長和低毒的特點[3]。

以赭曲霉毒素A（OTA）的結(jié)構(gòu)類似物HNA-Phe為模板，利用分子印跡技術(shù)的高選擇性和上轉(zhuǎn)換納米材料的熒光特性，閆禎等開發(fā)了一種可識別痕量OTA的分子印跡聚合物（UCNPs@SiO2@MIP），該聚合物具有高選擇性和高靈敏性，在最優(yōu)條件下，熒光印跡聚合物的熒光猝滅程度與OTA的濃度呈良好的線性關(guān)系，建立了OTA的熒光傳感檢測方法[4]。

分子印跡量子點以及熒光探針中的定量測定結(jié)果表明，量子點是一種納米級別的半導(dǎo)體，對這種納米半導(dǎo)體材料施加一定的光壓，其便會發(fā)出特定頻率的光，而激發(fā)光的頻率會隨著這種半導(dǎo)體尺寸的改變而變化，其激發(fā)光的顏色可通過調(diào)節(jié)納米半導(dǎo)體的尺寸進行控制。分子印跡熒光納米探針相比傳統(tǒng)熒光染料具有抗光漂白性能強的特點，而且可以實現(xiàn)獨特的熒光性質(zhì)量子點具有的量子尺寸效應(yīng)和借電線預(yù)效應(yīng)，產(chǎn)生熒光后可以作為探針，廣泛應(yīng)用于有機物和生物體的熒光標(biāo)記[5]?？煽ㄒ驒z測中，可卡因為模板，制備量子點/二氧化硅的雙發(fā)射納米雜化物，即可卡因分子印跡的二氧化硅核/殼納米顆粒，將其作為表面分子印跡納米探針，噴涂在印有潛指紋的玻璃片上，合成分子印跡納米熒光探針。食品包裝中的雙酚A遷移到食品中引發(fā)的安全問題，都可以采用這種方法進行檢測[6]。分子印跡納米檢測相對于傳統(tǒng)方法操作簡單，可快速獲得檢測結(jié)果[7]。

分子印跡熒光納米探針作為一種新型的印跡納米材料，其獨特的分裂能級和量子尺寸接近于傳導(dǎo)電子的費米波長，其尺寸一般為幾個納米，與較大金屬納米數(shù)量不同，生物相溶性好，量子效率高，而且毒性低，光學(xué)穩(wěn)定，在納米領(lǐng)域里作為前景發(fā)展最好的材料之一，可進行分子印跡熒光探針的檢驗，作為標(biāo)記材料得到廣泛應(yīng)用。在三聚氰胺檢測中，三聚氰胺與半胱胺修飾的金納米粒子溶液混合后，在酸性條件下，三聚氰胺分子與納米金表面帶正電荷的氨基發(fā)生靜電結(jié)合，從而使納米金發(fā)生交聯(lián)團聚，達到檢測三聚氰胺的目的[8]。

除以上方法之外，還可以將納米晶的熒光物質(zhì)引入到分子印跡技術(shù)中。熒光劑在溶液中處于樹枝狀聚合物與分子印跡殼之間，經(jīng)過定量分析，產(chǎn)生了與熒光度具有量性關(guān)系的模板分子，拓展了分子印跡熒光探針技術(shù)的應(yīng)用范圍，以應(yīng)對檢測目標(biāo)不同的理化特性[9]。

4 結(jié)論與展望

當(dāng)前，作為一種新型的食品檢測技術(shù)，分子印跡熒光納米技術(shù)在技術(shù)以及成本效益上還需進一步探索，分子印跡熒光納米探針從回收模板分子的角度能夠解決難以大量生產(chǎn)的問題。實際應(yīng)用中主要用于農(nóng)藥、獸藥等小分子目標(biāo)物的檢測，而對較大檢測物的研究還比較少。在實際檢測過程中，需擴展檢測范圍；且樣品組成復(fù)雜，會對檢測造成干擾，需將干擾分子印跡熒光納米探針檢測性能的因素加以排除，以滿足各類樣品檢測的多方面需求。因此在食品安全檢測過程的研究上，應(yīng)該進一步拓展，發(fā)揮其強大優(yōu)勢，為現(xiàn)代檢測提供高效安全簡便的技術(shù)保障。