[发明专利]一种DNA-AgNCs荧光生物传感器及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种DNA‑AgNCs荧光生物传感器，它是以硝酸银为起始原料，DNA寡核苷酸为稳定剂，硼氢化钠为还原剂形成的DNA模板化银纳米簇，该荧光生物传感器的荧光光谱在610nm激发下于674nm处有最大发射峰。本发明还公开了传感器的合成方法及其在检测福美双残留中的应用。检测福美双时，该传感器能在没有金属离子介体的情况下对DNA‑AgNCs产生荧光猝灭效应，可在10分钟内完成响应，显示出卓越的灵敏度和特异性，在福美双快速现场检测中有巨大应用潜力。

技术领域

本发明属于有害物残留检测领域，涉及一种以DNA为模板的银纳米簇(DNA-AgNCs)荧光生物传感器及其合成方法，本发明还涉及该传感器在杀虫剂福美双残留检测中的应用。

背景技术

福美双(二硫化四甲基秋兰姆)被广泛用作橡胶工业中的硫化剂和现代农业中的杀虫剂，以控制害虫、杂草和细菌以确保收成。然而，福美双的大量使用使其渗透到大气、水体和土壤中，并在土壤中存留数月，导致福美双在地表水和农产品中的残留问题严重，因此在环境或体内大量积累。关于福美双对人体健康的毒性作用，先前的研究报告称，福美双暴露可能会扰乱生殖周期并引起神经元毒性(Lee and Peters,1976)，在5.0mg/L浓度下对人体皮肤成纤维细胞产生高细胞毒性作用(Cereser等,2001)，福美双中二硫代碳酸盐结构易与金属离子螯合导致细胞内蛋白质功能障碍(Mathieu等,2015)，诱导人红细胞氧化应激并引起细胞成分的氧化修饰(Salam等,2020)。这些报告表明有必要开发一种准确灵敏的传感器来检测福美双残留，以保证环境、食品和人类健康的安全。

目前，福美双残留的分析方法主要是基于大型仪器的技术，如气相色谱串联质谱法(GC-MS)(da Silva等,2022)、液相色谱串联质谱法(LC-MS)(Peruga等,2012)和高效液相色谱法(HPLC)(Charoenkitamorn等,2015)。尽管这些方法具有很高的灵敏度和可靠性，但由于它们需要大型且昂贵的仪器、复杂的样品前处理和熟练的操作人员，因此不适合快速现场检测福美双残留，这表明迫切需要开发一种新颖、简便、低成本、快速和灵敏的福美双检测方法。

研究人员致力于开发福美双残留的快速检测方法，包括表面增强拉曼散射(SERS)策略(Picone等,2022)，酶联免疫吸附测定(ELISA)(Queffelec等,2001)，电化学方法(Wei等,2022)，比色法检测(Li等,2022；Liu等,2022)，以及其他相关方法(Cheng等,2022；Chen等,2022)。近年来，基于荧光纳米材料的荧光检测方法以其瞬时响应、高灵敏度、高特异性、低成本和无需标记等优点在食品安全检测中受到越来越多的关注。作为一种新兴的荧光纳米材料，贵金属纳米团簇(NCs)，如金纳米团簇(AuNCs)和银纳米团簇(AgNCs)，由于其易合成、低毒性、良好的生物相容性和光致发光特性等优点，被广泛用于开发农药检测的荧光传感器，尤其是以DNA寡核苷酸为稳定剂，硼氢化钠为还原剂形成的DNA模板化AgNCs(DNA-AgNCs)具有优异的物理化学特性(Richards等,2008)。大多数基于NCs的荧光传感器是基于金属离子介导的传感策略，通常包括两个步骤，首先，AuNCs或AgNCs的发射荧光被金属离子猝灭或增强；其次，这种荧光变化通过金属离子与农药之间的竞争相互作用而被抑制(Guan等,2022；Yang等,2022；Zhao等,2019)。然而，这些金属离子介导的方法需要额外引入金属离子。同时，一些农药残留物与一种以上的金属离子具有很强的螯合作用，例如在我们之前的研究中，福美双显示出与银离子和铜离子形成强金属络合物的能力(Liu等,2022)，这表明在现场检测福美双的情况下，真实样品基质中的金属离子可能会引起干扰。