[发明专利]一种基于近红外光电复合材料检测冈田酸毒素的方法

说明书

本发明提出了一种基于近红外光电复合材料检测冈田酸毒素的方法，包括以下步骤：通过简单的高温溶剂热法合成NaYF₄：Yb，Tm上转换纳米粒子(UCNP)和半导体材料花状氧化钨(WO₃)；通过经典的酰胺化反应，将UCNP与冈田酸单克隆抗体偶联，构建一种竞争性的近红外光电化学免疫吸附测定法(cNIR‑PECIA)，用于冈田酸毒素的检测。此外，本发明采用网板印刷碳电极(SPE)作为工作电极，仅需少量电解质，这是低成本且免维护的。

技术领域

本发明属于毒素检测领域，具体涉及一种基于近红外光电复合材料检测冈田酸毒素的方法。

背景技术

我国是海产品生产和消费大国，海产品的质量安全问题关系国计民生。冈田酸(OA)是腹泻性贝类毒素(DSP)的主要成分，它的长期毒性影响对贝类水产养殖业的发展和公共卫生构成了严重威胁。OA可以诱导蛋白质过度磷酸化和增殖基因的表达，从而导致肿瘤形成。欧洲食品安全局(EFSA)提议在2018年将贝类中OA的最大限量从160μg/kg降低至45μg/kg。OA毒性强且不易找到有效解毒剂，因此，发展快速、准确、灵敏的OA检测方法尤为重要。

目前，OA的检测方法主要包括鼠生物法、高效液相色谱-质谱联用法和免疫传感器法。鼠生物法虽然技术简单、无需使用专门仪器，但由于鼠个体情况不同，容易造成较大偏差，灵敏度不高；高效液相色谱-质谱联用法虽有强大的分析功能，但仪器昂贵，分析周期较长，分析成本高且操作专业性强，给OA的分析带来诸多不便。相较而言，免疫传感器以抗体-抗原的特异性结合为基础，具有操作简便、快速、成本低的特点，特别是随着生物技术的快速发展，一些特异性高的毒素抗体相继问世，有效减少了抗体交叉反应，在一定程度上促进了OA免疫传感器的发展。尽管如此，在实际应用中，免疫传感器仍存在一些局限：首先，固定基质对毒素抗体的有效固载量不高，直接影响了免疫传感器的灵敏度；其次，酶作为最常用的抗体标记物，存在操作复杂、酶易失活等问题，影响传感信号的稳定性，不利于提高检测的重现性。综上所述，发掘新的传感材料，设计和构建高效的免疫传感界面，是实现对OA快速、灵敏检测的重要途径。

近年来，大部分PEC传感器的工作方向聚焦于以能量较大的紫外或可见(UV-Vis)光作为激发光源，然而UV-Vis光在生物体内深层组织中的穿透能力有限，并且对生物分子结构具有破坏性，局限于生物体表面的分析检测。相比之下，具有低光毒性与良好生物相容性的近红外(NIR)光则是一种更好的选择，它可以避免生物组织的自辐照，从而为体内的应用研究提供了进一步发展的可能性。然而由于缺少稳定的NIR PEC材料，目前关于NIR PEC传感器的研究报道较少。据我们所知，具有NIR响应的光敏材料大致可以分为两类：(1)禁带宽度较小的金属硫化物；(2)光学吸收稳定的金属氧化物。然而前者稳定性较差，后者虽具有良好的稳定性，但大多只能被UV-Vis光激发，因此探索一些新型的近红外光电材料仍存在巨大的挑战。

上转换材料发光(UCL)不同于一般材料，它由基质材料和发光中心(激活剂和敏化剂)组成，其发出光子的能量大于而不是小于激发光子的能量，是典型的反斯托克斯过程，通常将NIR光转换为UV-Vis光。在众多的敏化剂和激活剂中，Yb³⁺和Er³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺是经典的组合。其中NaYF₄：Yb，Tm上转换纳米粒子在近红外(980nm)的激发下，能发出蓝光(450nm和480nm)和红光(650nm)，其发射光谱与半导体材料氧化钨(WO₃)的吸收光谱完全匹配。WO₃具备独特的光学及电学特性，目前已被广泛应用于光催化、电催化和生物传感等领域。

发明内容