基于功能核酸的食品中化学污染物多元检测技术研究

化学污染是食品安全的重大危害，开展食品中化学污染物的检测尤其是多组份，不同种类多元检测对保障食品安全具有重要意义。本项目利用核酸适体及核酶等功能核酸与食品中残留药物和重金属离子之间的特异性相互作用，以功能核酸等为核心元件，研究建立食品中化学污染物的多元分子检测分析方法。探索同一体系下不同种类化学物质与其对应功能核酸之间的多元并行反应机制，研究配受体分子间相互作用及反应速率，优化反应条件，考察基于功能核酸的食品中化学污染物的多元分子检测分析平台的稳定性，重复性，探索基于该方法的最低检测限、检测线性区间等参数，利用该检测分析平台开展样本检测工作，考察检测样本的回收率，并以该方法为基础，研究建立食品中化学污染物多元一体化检测分析方案。本项目研究方法及成果不仅有助于加强食品中化学污染物的多元快速检测分析，也为食品中其它有害物质的多元检测分析提供了新的思路和方法，不断推进食品安全检测技术的发展进步。

食品安全问题已成为严重危及人类的生命安全和健康、制约经济发展、产生贸易纠纷和影响社会稳定的全球公共焦点问题，备受世界各国的广泛关注。食品样本属于复杂基质样品，而食品样本中所受到的污染物威胁也是来自多方面的。食品中污染物的分析技术是复杂混合物中的痕量分析技术。针对同一食品样本，实现对不同种类污染物的检测将大大提高检测分析的速度，节省分析时间的成本，节约样本及试剂用量，对提高分析检测效率具有重要意义。本项目致力于提出一种新型的基于功能核酸的食品中化学污染物的多元分子检测功能核酸微芯片方法，利用功能核酸分子同时检测分析药物小分子及重金属离子等非核酸分子，实现同一食品样本中药物残留和重金属离子等的多组份快速检测分析研究。. 项目实施围绕功能核酸以及分子间相互作用，针对食品中不同种类靶标物质，以功能核酸为探针，集成石墨烯功能化荧光纳米生物传感器，结合纸基微芯片技术，开发了一种新型的使用简便、成本较低的食品中不同种类化学污染物的同时多组份快速检测分析技术。该技术具有较好的化学兼容性，将不同种类的食品中的非核酸化学污染物质通过功能核酸为桥梁转化成可通过DNA探针捕获并最终通过微芯片装置实现不同种类污染物在相同化学微环境下的快速同时检测分析。另外，纸基微芯片装置具有成本低廉、表面处理及反应操作简便、无需额外驱动力等优势，为食品中化学污染物的准确及简便快速筛检提供了新的有效的途径。本项目分别以不同类别的重金属离子和残留抗生素药物为例，设计了基于功能核酸的纸基微芯片，通过喷腊打印的简单方式制备了纸芯片装置，完成了基于纸芯片多种不同类别化学污染物检测分析探针的设计优化，以及针对功能核酸及其对应靶标待测物的特异性反应的集成；开展了食品中不同种类的重金属汞离子和银离子以及氨基糖苷类抗生素新霉素同时检测分析应用研究。该方法还可以扩展到进行多组份检测分析应用，在食品安全检测，环境监测和临床诊断等领域具有巨大的应用潜力。