[发明专利]一种基于表面钝化和共价偶联的土霉素荧光检测方法

说明书

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种基于表面钝化和共价偶联的土霉素荧光检测方法。二维MOF纳米片表面与DNA的共价偶联有效地利用MOF纳米片表面有限的吸附位点，增强纳米片吸附DNA分子的能力，降低背景荧光信号。同时，采用短链DNA分子作为信号报告分子有效地提高荧光恢复效率，而反应体系中表面钝化剂聚苯乙烯磺酸钠的加入进一步削弱了纳米片对信号报告分子的吸附能力，使MOF纳米片传感器提高了对低浓度OTC的线性响应，增强了对OTC的检测性能。本发明的检测方法可以有效地降低荧光背景值，提高目标物诱导的信号响应值，有效地提升基于物理吸附原理构建的荧光传感平台对土霉素的检测性能。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种基于表面钝化和DNA共价偶联修饰金属有机骨架(MOFs)纳米片的土霉素荧光传感检测方法。

背景技术

抗生素是一类预防和治疗细菌感染的重要药物，广泛地应用于人类医疗以及家禽家畜、水产品养殖等领域。其中，土霉素(OTC)作为一种广谱抗菌的四环素类抗生素，广泛地应用于多种细菌感染疾病的防治中。由于抗生素在人体或动物体内只能部分代谢，大部分的抗生素是以其母体结构形式通过尿液或粪便排出体外，进入到水体或土壤中。进入到环境介质中的抗生素，除了会对生态环境造成危害，还可以通过生物富集作用进入到人体或动植物体内，引发一系列健康风险。此外，由于滥用抗生素使得越来越多的细菌产生了耐药性，耐药细菌的产生将会对人类的生存产生巨大的威胁。因此，亟需加大抗生素污染的监测和控制力度。

目前抗生素的主要检测方法包括微生物测定法、理化检测法(波谱法、色谱法及其联用技术等)以及免疫分析法(放射免疫测定法、酶联免疫测定法、荧光免疫测定法等)。这些方法各自存在不同的优缺点，例如微生物检测法操作简单、价格低廉，但检测灵敏度较低，耗时长；理化检测法准确度高、灵敏度高，但操作程序复杂，检测费用昂贵，不能进行快速检测分析；免疫分析法则存在假阳性率高的缺陷。因此发展简单、快速、高灵敏度、高准确率、易推广的抗生素残留检测技术具有重要意义。

近些年来，基于纳米材料构建的传感方法作为一种新型的分析方法，同时具有操作简便、灵敏度高、特异性好、响应速度快等优点，在分析领域展现出广阔的应用前景。研究者已经成功利用纳米材料构建了一系列针对抗生素检测的传感平台(AnalyticalChemistry,2013,85(4):2010-2014；Sensors and Actuators B-Chemical,2018,273:1495-1500；Sensors and Actuators B-Chemical,2018,269:238-256)，信号响应方式包括电化学、光电、比色、荧光等。其中，基于荧光信号的传感方法具有操作方便、分析速度快、灵敏度高等优点，广泛地应用于土霉素的检测中(Microchimica Acta,2013,180(9-10):829-835；Microchimica Acta,2017,184(7):2365-2373)。荧光传感方法的基本原理是利用荧光基团和淬灭剂两者之间随距离变化的荧光共振能量转移(FRET)作用，进而通过荧光信号的变化来实现目标物的检测(Angewandte Chemie-International Edition,2009,48(26):4785-4787)。但这些基于物理吸附原理构建的荧光传感方法存在着非特异性置换、解吸效率低等固有缺陷，在一定程度上影响了抗生素的检测灵敏度。

金属有机骨架材料(MOFs)是一类由金属离子或金属团簇与多面体有机配体通过配位作用形成的多孔晶体材料，具有很多优异的特性，例如可调控的结构和功能、优异的比表面积和高度有序的孔结构等。相对于块状的MOFs纳米颗粒来说，MOFs纳米片表面具有更薄的纵向厚度、增加的比表面积、高度暴露的活性位点以及高效的电子传递速率，在传感领域表现出巨大的应用潜力(Advanced Materials,2015,27(45):7372-7378.)。本发明为了避免物理吸附型荧光传感方法的固有缺陷，利用新兴的MOFs纳米片材料，设计了基于共价偶联和表面钝化技术的二维MOFs纳米荧光传感方法，有效地避免传统物理吸附型荧光传感方法背景信号高、解吸效率低等缺陷，强化了目标物诱导的信号响应程度，提高了目标物的检测性能，该方法操作简单，实用性强，应用前景非常广泛。