一种基于不同粒径的纳米金比色阵列传感器的氨基糖苷类抗生素检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于不同粒径的纳米金比色阵列传感器的氨基糖苷类抗生素检测方法，其包括以下步骤：S1：构建纳米金比色阵列传感器；S2：将步骤S1制得的三通道不同粒径的纳米金颗粒分别与待测样品溶液进行反应，绘制出AGs可视化特异差谱图；S3：绘制三维散点图；S4：将步骤S2和步骤S3得到的AGs可视化特异差谱图和三维散点图与多种AGs标准可视化特异差谱图和三维散点图进行对比分析，即可确定待测样品中的AGs种类；S5：通过该种类AGs的线性拟合方程，代入y值即可求得待测样品溶液中该种类AGs的浓度。该检测方法实现了四种氨基糖苷类抗生素简单、灵敏、快速的测定，与单一通道的纳米金比色法(LOD＝33nmol/L)相比，检出限更低。检出限更低。检出限更低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同粒径的纳米金比色阵列传感器的氨基糖苷类抗生素检测方法


[0001]本专利技术属于有机化学领域，具体涉及一种基于不同粒径的纳米金比色阵列传感器的氨基糖苷类抗生素检测方法。

技术介绍

[0002]氨基酸糖苷类抗生素(简称AGs)是由氨基糖分子和氨基环醇通过醚键连接而成的一类广谱抗生素，其分子中含氨基环醇类和氨基糖分子，并由配糖键连接成苷。常见的种类有第一代的卡那霉素、新霉素、链霉素，第二代的庆大霉素、妥布霉素、地贝卡星以及第三代的阿米卡星、阿贝卡星等。
[0003]AGs抗菌谱广泛且大致相同，各AGs之间抗菌作用无明显差别，对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有明显的抗菌效果。因其价格低廉、抗菌性强，在兽医学与畜牧业中常被添加在饲料中用于治疗细菌性肠炎、奶牛乳腺炎等，同时促进动植物的生长繁殖。AGs可与细菌核糖体结合，干扰细菌蛋白质的合成过程，并破坏细菌细胞膜的完整性，是目前治疗需氧革兰阴性杆菌感染的重要药物之一。
[0004]毒理学研究表明，AGs具有耳毒性、肾毒性、神经肌肉阻滞以及其他毒副作用，人类长期食用残留超标的畜产品将会导致前庭功能障碍、听神经损伤、肾毒性增加等副作用，从而损坏健康。
[0005]出于对AGs毒副作用的考虑，欧盟禁止将AGs作为畜禽促生长添加剂，美国FDA(食品药品监督管理局)及许多国家和机构均规定AGs在食品中的最大残留限量为0.50mg/kg。日本规定某一AGs在食品中的最大残留限量为300μg/kg，在乳制品中的最大残留限量是200μg/kg。中华人民共和国农业部发布的公告明确规定了乳制品中抗生素最高残留限量，如表1所示：
[0006]表1农业部公布乳制品中抗生素最高残留限量
[0007][0008]纳米金(AuNPs)即指金的微小颗粒，其直径在1～150nm，形状有球形、纳米棒(AuNRs)、纳米笼、纳米星或纳米壳(AuNSs)等。它具有较大的表面积
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体积比、高摩尔消光系数(108～10
10
M
‑1cm
‑1)的特性，且尺寸可控、良好的生物相容性，具有电子密度高、表面化学性质易于改变、可催化等优点，它能与多种生物大分子结合且不影响其原本的活性。
[0009]AuNPs具有独特的光学和化学性质。主要体现在AuNPs具有良好的光吸收和散射性能。金属表面的传导电子被特定波长的光激发时，会发生集体振动。这种振动被称为局部表面等离子体共振(LSPR)。
[0010]局部表面等离子体共振这一特性导致AuNPs的吸收和散射强度明显高于相同尺寸的非等离子体纳米颗粒。通过控制粒子的尺寸、形状和粒子表面的局部折射率，可以调节AuNPs的吸收和散射特性。LSPR的变化导致了AuNPs的颜色随直径增大而由酒红色转变为蓝紫色，进一步表现为光谱吸收带的迁移。AuNPs的LSPR特性对于其光学检测起着重要的作用，LSPR谱带强度和频率大小与AuNPs的颗粒大小、形状、粒子间距以及介质的介电常数(折射率)有关。当待测物与AuNPs相互作用时，LSPR也将发生变化，从而改变AuNPs吸收带的波长、散射强度和溶液的颜色。利用此特性，可以通过肉眼半定量确定目标物浓度或者通过UV
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vis光谱、荧光光谱、散射光谱定量测定目标物的浓度。因此，基于纳米金材料的光学检测传感器极大地简化了核酸、蛋白质、小分子和重金属离子的检测过程。
[0011]阵列传感器是指以几何图形排列的一组传感器，用于采集和处理电磁、光或声信号。可视化阵列传感器是指肉眼可以直接识别光信号的一类传感器。与具有高度特异性的“锁钥”模式相比，阵列传感器中的传感器元件对被分析物有不同的影响。阵列传感器用于增加新的维度，帮助估计更多的参数和提高估计性能。可视化是为了使信号接受更加方便，提高检测效率。
[0012]可视化传感器阵列也被称为光电的舌头或鼻子，已被证明是一种优异的分析方法，可用于识别生物和环境样品中的多种分析物。在传感器阵列系统中使用交叉反应的传感器元件，其灵感来自于大自然对味觉和嗅觉感受器阵列的使用，这为同时识别和区分目标物种群铺平了道路。每种传感器元件在特定的分析物存在时产生半选择性反应，传感器的特异性是通过传感器元件对每种分析物的不同响应模式来实现的，并进一步通过模式识别方法进行分析。
[0013]蒋长龙等人可以在紫外灯下通过肉眼观察到传感器的颜色变化，进而推测抗生素的浓度。他们采用Eu
3+
来构建单通道荧光比色传感器，即可在没有大型检测设备的帮助下也能轻松进行抗生素定量分析。高飞等利用碳量子点设计了一种可视化阵列传感器，实现了对14种糖类的测定和识别以及对其中9种单糖的分类。李娇等利用农药使多种酶的催化作用得到抑制的原理，设计出由三种酶作为三个通道的比色阵列传感器。这样的传感器能有效地对食品中残留的农药进行识别和检测。李臻等为脑损伤药物的体外筛选模型的形成提供了很好的方向。他们通过硅纳米孔阵列构建了体外血脑屏障系统，并且成功地用该模型测试了氯霉素、环丙沙星、红霉素等多种抗生素对血脑屏障的渗透能力。然而，利用可视化阵列传感器对氨基糖苷类抗生素进行检测仍未有人涉及。
[0014]比色法(Colorimetry)是通过鉴定、比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定样品含量的方法。这种检测方法成本低、操作方便、效率高、并且能实现可视化。纳米金由于其独特的光学性质，在比色法传感器中受到了热烈欢迎。AuNPs比色法是基于AuNPs表面等离子共振效应的光学检测技术。它是利用功能化纳米金与目标物之间发生相互作用，使得金纳米颗粒的尺寸、形状和聚集状态发生改变，从而引起溶液颜色、荧光和散射强度发生变化，为目标物的快速检测提供了出色的测定平台。近年来出现的四种常见纳米金光学传感检测方法分别是纳米金聚集光学传感法、纳米金刻蚀光学传感法、纳米金荧光光学传感法、纳米金散射光学传感法。
[0015]郭晓茜等用葡萄糖氧化酶和特异性的多肽来标记纳米金颗粒作为信号放大的探针，用于检测乳腺癌抗原。胥国立等在适配体
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AuNPs复合物在不同的农药中呈现不同颜色
这一原理的基础之上，设计了由3种适配体作为三种不同通道的比色阵列传感器。Rotello课题组发现荧光聚合物也可以作为比色传感器的检测信号，故用6种官能团分别修饰AuNPs，并将其通过非共价键与荧光聚合物结合起来，构建出一种荧光阵列传感器，可以实现蛋白质的识别和定量检测。与其他方法相比，AuNPs比色法可以将物质浓度变化转换为颜色变化，不仅可通过肉眼进行初判断，还能通过仪器进一步定量分析测定。这样的检测方法原理简单、不需要大型仪器、操作成本低且便于直接观测，被广泛用来DNA、金属离子、蛋白质和小分子有机物的检测等。
[0016]目前，国内外检测AGs的方法囊括高效液相色谱法(HPLC)、电化学分析法、荧光光谱法、分光光度法、毛细管电泳法、酶联免疫吸附测定、超高效液相色谱
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串联质谱法、微生物法等。AGs结构里含有氨基醇环和氨基糖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不同粒径的纳米金比色阵列传感器的氨基糖苷类抗生素检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：构建纳米金比色阵列传感器：制备三种粒径在10～50nm范围内的表面带负电荷的纳米金颗粒，分别构成纳米金比色阵列传感器的三个通道；S2：将步骤S1制得的三通道不同粒径的纳米金颗粒分别与待测样品溶液进行反应，然后将试剂管置于暗箱内，在同等亮度的条件下拍摄，根据图片的颜色绘制出AGs可视化特异差谱图；S3：对步骤S2反应后的样品溶液进行七次重复样吸光度检测，取五次最佳值，利用紫外数据(A
n
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A0)/A0绘制三维散点图；S4：将步骤S2和步骤S3得到的AGs可视化特异差谱图和三维散点图与多种AGs标准可视化特异差谱图和三维散点图进行对比分析，即可确定待测样品中的AGs种类；S5：通过该种类AGs的线性拟合方程，代入y值即可求得待测样品溶液中该种类AGs的浓度。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤S1中，三通道的纳米金颗粒的粒径分别为10nm、22nm和40nm。3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：步骤S1中，粒径为10nm的纳米金颗粒的制备步骤如下：加入去离子水使1mL质量分数为1％的HAuCl4·
3H2O溶液定容至100ml，倒入100mL圆底烧瓶中，然后将混合溶液加热至沸腾；在沸腾的同时快速加入5mL现配的质量分数为1％的柠檬酸三钠水溶液，待溶液颜色由黑变红后开始计时，继续沸腾7
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10min后停止加热，冷却至室温后转移至洁净容器中并放入4℃冰箱保存。4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：步骤S1中，粒径为22nm的纳米金颗粒的制备步骤如下：加入去离子水使1mL质量分数为1％的HAuCl4·
3H2O溶液定容至100ml，倒入100mL圆底烧瓶中，剧烈搅拌并加热，在煮沸的同时快速加入1.5mL质量分数为1％的现配的柠檬酸三钠溶液，8
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10min后，将反应容器从加热元件上移除，使其冷却至室温后，转移至洁净容器中并放入4℃冰箱保存。5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：步骤S1中，粒径为40nm的纳米金颗粒的制备步骤如下：加入去离子水使1mL质量分数为1％的HAuCl4·
3H2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忻，陈晓刚，梁勇，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：