用于檢測內(nèi)蒙古玉嘧磺胺與磺胺二甲氧嘧啶的液晶型適配體生物傳感器：

磺胺二甲氧嘧啶(Sulfadimethoxine,SDM)是一種十分常見的抗生素,多用作飼料添加劑來治療或預(yù)防魚類或禽獸的疾病。內(nèi)蒙古玉嘧磺胺近年來磺胺二甲氧嘧啶在食用性動物組織中的殘留問題備受關(guān)注。早期的檢測磺胺二甲氧嘧啶的方法,如氯化三苯基四氮唑法,高效液相色譜法,酶聯(lián)免疫吸附法和熒光分析法等,雖然具有良好的特異性和較高的靈敏度,但存在耗時較長,成本較高,操作程序復(fù)雜,或者不適宜小型實驗室操作等劣勢,故開發(fā)適用于現(xiàn)場檢測,操作簡便、檢測成本低廉的方法顯得非常必要。液晶(Liquid crystals,LCs)是一種具有優(yōu)異理化特性的軟物質(zhì)材料,如靈敏的取向響應(yīng)和雙折射特性等。在液晶型生物傳感器中,內(nèi)蒙古嘧啶液晶分子既充當(dāng)信號換能元件又同時充當(dāng)信號放大元件,且液晶型生物傳感器無需借助其他復(fù)雜的信號讀取裝置便可實現(xiàn)對目標(biāo)分析物的可視化檢測,因此被廣泛用于蛋白質(zhì)、有機毒氣、DNA及病原體等物質(zhì)的檢測中。制備液晶型生物傳感器的核心為構(gòu)建一個能使液晶垂直取向的功能化傳感界面。就固態(tài)-液晶型適配體傳感器而言,最常使用的方法包括:利用鏈霉親和素-生物素反應(yīng)將核酸適配體固定于傳感器基底上、采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-(Aminopropyl)triethoxysilane,APTES)-戊二醛(Glutaraldehyde,GA)兩步式構(gòu)建基底膜再通過氨基-醛基反應(yīng)以固定核酸適配體。雖然上述方法均被證明是有效、可行的,然而仍然存在操作流程復(fù)雜,制作成本較高等缺點,因此有必要進(jìn)一步探索新的適配體固定化方法。內(nèi)蒙古玉嘧磺胺針對現(xiàn)存磺胺二甲氧嘧啶檢測方法所存在的缺點以及現(xiàn)有液晶傳感體系中核酸適配體固定方法所存在的問題,本文構(gòu)建了2種不同基底的液晶生物傳感器并用于檢測磺胺二甲氧嘧啶,全文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:(1)制備了一種基于三乙氧基丁醛硅烷(Triethoxsilylbutyraldehy de,TEA)/N,N-二甲基-N-十八烷基-3-氨丙基三甲氧基氯化物(Octad ecanaminium,n,n-dimethyl–N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-chloride,DM OAP)混合自組裝膜的液晶型生物傳感器并用于磺胺二甲氧嘧啶的檢測。實驗選用了TEA與DMOAP的混合溶液自組裝玻片,其中DMO AP用于誘導(dǎo)液晶垂直取向,TEA則用于固定末端氨基化的磺胺二甲氧嘧啶的核酸適配體。首先考察了TEA與DMOAP的比例對液晶取向行為的影響,隨后探討了固定化核酸適配體濃度對液晶取向的干擾情況,最終獲得既能使液晶垂直取向又能固定足夠數(shù)量核酸適配體的條件。接著,根據(jù)傳感器表面結(jié)合磺胺二甲氧嘧啶時,磺胺二甲氧嘧啶和傳感界面上的核酸適配體發(fā)生特異性反應(yīng)可顯著影響傳感器基底拓?fù)涞孛?從而擾亂液晶分子4-氰基-4’-戊基聯(lián)苯(4-cyano-4’-pentylbiphenyl,5CB)原有的垂直排列狀態(tài),進(jìn)而引起偏光圖像信號從均一的黑色變成明亮的彩色織構(gòu)。實驗分別用原子力顯微鏡、接觸角測定儀表征了傳感界面結(jié)合磺胺二甲氧嘧啶前后表面拓?fù)涞孛病⒈砻孀杂赡茏兓闆r,從理論上證實了傳感器的工作原理。此外,我們進(jìn)一步研究了傳感器的檢測限及選擇性等傳感性能,結(jié)果表明該傳感系統(tǒng)對磺胺二甲氧嘧啶檢測下限可低至10μg/L,并且具有非常好的選擇性。相較于早期采用APTES-GA兩步式功能化修飾傳感器基底的方法,內(nèi)蒙古氨基嘧啶TEA可直接提供醛基用以捕獲末端氨基化的核酸適配體,使傳感器的制作過程得到簡化,同時也保證了傳感系統(tǒng)的可重復(fù)性。(2)構(gòu)建了核酸適配體同時作為液晶的垂直取向分子和磺胺二甲氧嘧啶識別分子的液晶型生物傳感器并用于磺胺二甲氧嘧啶的檢測。為了進(jìn)一步簡化傳感界面的處理,實驗選用適宜長度與濃度的核酸適配體自組裝至玻片表面用以誘導(dǎo)液晶分子5CB呈垂直排列?？疾炝藗鞲衅骰妆砻孀越M裝適配體的長度以及濃度對液晶取向的影響,結(jié)果表明一定長度和一定表面密度(濃度)的自組裝核酸適配體能使液晶垂直取向,并產(chǎn)生均一的黑色偏光圖像。利用磺胺二甲氧嘧啶與其核酸適配體特異性結(jié)合形成的復(fù)合物會破壞5CB分子初始垂直取向,引起偏光圖像變化。實驗進(jìn)一步考察了傳感器的檢測性能。在優(yōu)化條件下,該方法檢測磺胺二甲氧嘧啶的濃度可進(jìn)一步下降至0.9μg/L,且具有較好的選擇性。內(nèi)蒙古玉嘧磺胺相較于(1)中提及的基底修飾方法,該方法具有更簡便的制備步驟、更低的檢測限下限。