基于核酸适配体和G4-DNA/NMM非标记型卡那霉素荧光生物传感器的研制

Kanamycin is one of commonly used veterinary drugs in animal husbandry of our country. Uncontrolled and incorrect application of kanamycin will lead to the accumulation of this drug in animal derived foods. Kanamycin can enter human body through food chain and cause a harm to human body. Therefore, it is necessary to detect kanamycin in food for guaranteeing food safety and people's health. Traditional analytical methods require complex operations and expensive instruments. Thus, a simple, economic, efficient and sensitive method is urgently needed. A new biosensor of kanamycin is designed based on aptamer as a recognizer which is low cost, easy to prepare and stable, and NMM/G-quadruplex DNA system as a reporter which is a label free fluorescence system. Furthermore, fluorescence signal is amplified by nuclease to improve the sensitivity of the biosensor. Then, the quality of this biosensor is characterized and evaluated. Its usability is also confirmed by measuring practical sample. The development of this biosensor has great significance for the effective control of kanamycin and the safeguarding of food safety.

卡那霉素是我国畜牧业常用的兽药之一。但卡那霉素使用不当，可造成卡那霉素在动物源食品中残留，然后通过食物链富集进入人体，对人体造成危害。为了保障食品的安全，保障人们的身体健康，对食品中卡那霉素的检测十分必要。传统的卡那霉素检测方法往往需要复杂的操作、昂贵的仪器。因此，一种简单、经济、高效、灵敏的检测方法急需被开发。本项目把价格低廉、容易制备、稳定性好的核酸适配体当作检测卡那霉素的识别基团，把无需荧光标记的G4-DNA和NMM当作发光基团，利用核酸酶使荧光信号不断循环放大，设计一种简单、经济、高效、灵敏的卡那霉素检测新型生物传感器。随后，对该生物传感器的品质进行表征和评价，并通过对实际样品测量，验证其实用性。该生物传感器的开发对于卡那霉素的有效控制，保障食品安全具有重要意义。

卡那霉素是我国畜牧业常用的兽药之一。但卡那霉素使用不当，可造成卡那霉素在动物源食品中残留，然后通过食物链富集进入人体，对人体造成危害。为了保障食品的安全，保障人们的身体健康，对食品中卡那霉素的检测十分必要。我们采用价格低廉、容易制备、稳定性好的核酸适配体当作检测卡那霉素的识别基团，利用无需荧光标记的G4-DNA和NMM当作荧光报告基团，设计一种简单、经济、高效、灵敏的卡那霉素检测新型生物传感器。在优化的实验条件下，滴定实验表明该新型生物传感器的线性检测范围为0.5-100 nM，线性检测极限为0.5 nM。该线性检测极限远远低于欧盟规定的牛奶中卡那霉素最大允许残留量300 nM。选择性实验表明该生物传感器呈现出较好的选择性。最后，我们把该生物传感器成功应用于牛奶样品的检测，较好的回收率（96.4%-112.9%）表明该新型生物传感器具有实际应用的潜在价值。同时，我们利用DNA外切酶III的放大策略，结合NMM/G4-DNA信号报告系统，开发了一种检测核酸DNA的新方法。该方法的具有超宽的检测范围10 fM-100nM和较低的线性检测线0.76 nM。选择性实验表明，该方法对靶标DNA同样具有较好的选择性。该方法的开发将为食品中有害微生物的检测提供一种方法。我们也将该DNA外切酶III的放大策略和NMM/G4-DNA信号报告系统用于汞离子的检测。在汞离子检测中，我们利用T-Hg-T当作汞离子的识别基团。滴定实验显示该检测方法的的线性范围为1 pM-500 nM，线性检测极限为1 pM。该线性检测极限远远低于世界卫生组织规定的饮用水中汞离子最大允许残留量30 nM和美国环境保护局规定的10 nM。同时，选择性实验表明，该方法对汞离子具有较好的选择性。因此，该方法具有检测饮用水中汞离子的潜在价值。在该基金的资助下，我们也探索了食品中其他有害物质的检测，比如玉米中伏马毒素、牛奶中三聚氰胺、饮用水中铅离子等的检测。综上所述，本研究将对食品中有害物质检测的发展具有重要的促进作用。