基于免疫磁纳米粒子的SPR传感器对食品中农药残留快速、高灵敏检测研究

Pesticide residue is one of the most prominent issues in the food safety, presently. The high accurateness and sensitivity for the detection of the pesticide residue in food are required increasingly with social development. In this research, a new surface plasmon resonance (SPR) detection method combined with immunoaffinity technology will be established for pyrethroid pesticides (permethrin, fenvalerate, deltamethrin et al) in the vegetable and fruit. The analytes will be separated by the immune magnetic nanoparticles which will enhance the SPR signal. The advantages of this method are simple sample pretreatment, fast, accurate and high sensitivity. Accurateness, sensitivity and detection time of this new SPR method will be compared with ELISA. It is expected to be found the capacity of and influence factors on the immune magnetic nanoparticles enhancing SPR signal. The new detection method will provide important technical guarantee and support for import and export of the food, as well as the protection of people's life and health.

农药残留是当前最突出的食品安全问题之一，随着社会的快速发展，对食品中农药残留检测的准确度和灵敏度的要求越来越高。本项目基于双通道表面等离子体子共振 (surface plasmon resonance，SPR)传感器（一个通道作参比通道），利用免疫磁纳米粒子高效富集分离待检物及放大SPR信号的特性，结合免疫亲和技术，以氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯等拟除虫菊酯类农药为检测对象，以污染的果蔬为实际检测样品，采用"三明治"法，建立一种具有实际应用价值的无需复杂样品前处理、快速、准确、高灵敏检测农药残留的SPR新方法，并在灵敏度、准确度、操作时间等参数上与ELISA方法进行比较。同时揭示免疫磁纳米粒子放大SPR响应信号的能力及影响因素。该方法的建立，为促进我国食品、农产品进出口，保护国民的生命健康，提供重要的技术保证和支撑。

我们严格按照基金研究计划，开展各项研究。在本基金的资助下，我们发表科研论文9篇，其中SCI 论文4篇，中文核心4篇，一般刊物1篇，会议论文1篇，授权专利2项，SCI论文的影响因子累计15.599，培养硕士生3名。. 鉴于民众对食品中农药残留检测准确度和灵敏度的高要求，本项目以拟除虫菊酯类农药-溴氰菊酯为例，利用免疫磁纳米粒子作为农药的捕获抗体，又可提高表面等离子共振传感器（Surface Plasmon Resonance, SPR）的信号，建立了快速、准确、高灵敏检测食品中农药残留的免疫磁纳米粒子耦合SPR传感器的方法，采用SPR直接法，气相色谱（GB/T5009.146-2008）检测实际样品中的农药，对比所建方法的准确度、重现性及灵敏度。. 以富里酸为羧基供体，采用化学共沉淀法制备了表面羧基化的Fe3O4 磁纳米粒子。采用氨基偶联方法将溴氰菊酯单克隆抗体固定在磁纳米粒子表面，优化固定条件, 制备了对农药特异性吸附的免疫磁纳米粒子，抗体和磁纳米粒子的摩尔比约为10:1。免疫磁纳米粒子与溴氰菊酯孵育30分钟后，经外加磁场分离，吸附率可达94.36％。. 选用壳聚糖作为SPR传感芯片修饰膜，优化组装条件，将其固定在芯片表面，再将免疫磁纳米粒子-溴氰菊酯的偶合物注入SPR传感器，直接进行农药检测，线性范围0.01ng/mL~1ng/mL，相对标准偏差范围为1.69%~8.09%，最低检测限为2.55pg/mL (S/N=3)；通过对氰戊菊酯、氯菊酯等农药的SPR检测，表明该方法特异性强；在大豆样品的回收率范围为96.94%~104.4%。. SPR直接法最低检测限为27.3ng/mL（S/N=3）。在大豆样品的回收率范围为76.6%~92.7%。气相色谱检测结果为：线性范围100~1000ng/mL，最低检测浓度为100ng/mL。大豆样品回收率为82.89%~88.74%。由此可知，所构建的免疫磁纳米粒子耦合SPR传感器的检测方法，比SPR直接法和气相色谱检测限低四个数量级，且检测结果准确，特异性强。该方法的建立，为促进我国食品进出口，保护国民的生命健康，提供了重要的技术保证和支撑；且通过改变磁纳米粒子表面的抗体，可应用于其他物质的检测，为今后SPR应用于小分子的痕量检测提供了新思路。