关键词:
量子点
荧光共振能量转移
黄曲霉毒素B1
均相免疫
定量检测
摘要:
荧光共振能量转移(Fluorescence eesonance energy transfer,FRET)技术为实现感应纳米尺度的距离变化提供了快速、灵敏并且简单的检测手段。传统FRET体系,常利用荧光蛋白和有机染料作为荧光探针,但由于荧光基团吸收光谱范围窄,发射光谱常伴随拖尾现象,容易造成供体的发射光谱和受体的吸收光谱相互干扰,重叠程度受到影响,导致FRET效率降低。同时传统荧光物质的抗光漂白及化学稳定性较差,在应用过程中易发生光降解和化学降解,也使得FRET的应用受到限制。量子点作为一种新型的荧光材料,具有激发光谱范围宽、发射光谱窄且可调谐、抗光漂白及光稳定性好等独特的光学特性。基于量子点FRET原理构建的检测新方法在免疫分析、生物分子的相互作用及生物传感器等领域的应用近年来取得了很大进展。然而,在以上的FRET体系中,量子点常被用来作为能量转移的供体,而利用两种不同发射波长的量子点作为供、受体的研究报道并不多见。量子点具有高于传统有机染料一个数量级的光子吸收截面,因此理论上,量子点可作为一种优良的能量受体应用于FRET体系。黄曲霉毒素B1(AFB1)是黄曲霉菌和寄生曲霉菌的次级代谢产物,是一种具有剧毒、致突变、致畸、致癌的化合物。食用受AFB1污染的食品对人体健康具有极大的危害,建立简便、快速、灵敏的AFB1特异性分析方法对于防控AFB1污染具有重要意义,而基于荧光共振能量转移的荧光免疫分析方法作为一种新型的检测方法备受关注。本研究利用两种不同尺寸直径的量子点,分别与AFB1及抗体进行偶联,利用抗原-抗体之间的特异性亲和反应,使供体和受体量子点满足发生FRET的距离,并进一步考察了供受体偶联物不同标记比率对FRET效率的影响,在此基础上建立了AFB1均相竞争免疫新方法,并应用于大米提取液中AFB1的定量检测。具体研究过程如下:首先,采用绿色量子点(QSA530)偶联AFB1作为能量供体,红色量子点(QSH620)偶联抗AFB1抗体作为受体。采用DCC/NHS制备不同AFB1投料比的绿色量子点偶联物;采用EDC/NHSS法制备不同抗AFB1抗体投料比的红色量子点偶联物。琼脂糖凝胶电泳及红外图谱等方法进行偶联效果的表征,结果表明偶联后的量子点荧光强度略有降低(6%–8%),但最大发射波长未发生偏移。探讨了供受体偶联物抗原抗体标记比率对FRET效率的影响,结果表明在多个“单价”受体结合单个“多价”供体的反应模式下,两种量子点间能够产生合理且持续增强的共振能量转移。进一步通过正交试验优化获得最佳QSA530:AFB1标记比率为1:10,mAb:QSH620标记比率为1:1,最佳供体/受体反应配比定为5.0。其次,考察了反应溶液中pH值、离子强度、甲醇含量以及反应时间对FRET效率的影响,实验结果表明反应体系的pH值、离子强度及有机溶剂含量对FRET效率影响较大,该变化不仅来源于环境条件对免疫学效率的影响,同时来源于对量子点之间的能量传递影响。通过条件优化,本研究确定pH 7.4,含10 mM NaCl和10%甲醇(v/v)的PB缓冲液作为FRET反应工作液,检测时间为加样后20 min。以大米提取液为基质的FRET定量标准曲线方程为Y=-4.065 Ln(x)+12.142(R2=0.9904),AFB1定量范围为0.06–5.0 ng/m L,大米提取液中AFB1最低检测灵敏度为0.04 ng/mL。特异性实验结果表明,该反应与其他结构类似物及真菌毒素交叉反应率较低;加标回收实验结果表明,大米样品平均加标回收率介于81.28%–97.36%之间,批内变异系数在3.9%–5.9%之间,批间变异系数7.2%–8.4%之间,以上数据表明本实验方法具有良好的特异性及准确性。将该方法进一步与商业化ELISA剂盒进行对比分析,结果显示二者具有良好的相关性,表明本实验方法可用于AFB1快速筛查检测。