基于核酸適配體的熒光傳感器在安全檢測中的應(yīng)用

王沁園 劉子文 藺雯雯 李亦非 王舒淇

摘 要：核酸適配體是一段可以特異性識(shí)別并結(jié)合靶分子的寡聚核苷酸片段，具有親和力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、易于修飾等特點(diǎn)，在食品安全的快速檢測中具有重要意義?；诤怂徇m配體的熒光適配體傳感器具有靈敏度高、定量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)新型的食品安全檢測技術(shù)。

關(guān)鍵詞：核酸適配體;生物傳感器;食品

1檢測原理

核酸適配體是運(yùn)用體外篩選技術(shù)篩選出來的15～40個(gè)堿基長度的單鏈結(jié)構(gòu)DNA或RNA序列，能夠特異性識(shí)別靶標(biāo)分子具有較高親和力，具有穩(wěn)定性好、易于合成和修飾等優(yōu)點(diǎn)。要得到特異性較強(qiáng)的核酸適配體，需從隨機(jī)單鏈寡核苷酸文庫中進(jìn)行篩選。

熒光傳感器的原理是以熒光基團(tuán)標(biāo)記核酸適配體，修飾的核酸適配體加入靶標(biāo)后會(huì)改變適配體的構(gòu)象，從而產(chǎn)生熒光偏振信號(hào)或者改變熒光強(qiáng)度，通過這種信號(hào)變化來檢測靶標(biāo)。

2發(fā)展過程

1990年，Tuerk 和Gold首次提出指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)，利用該方法成功篩選出能夠特異性結(jié)合T4DNA聚合酶的RNA寡核苷酸。核酸適配體概念由Ellington和Ssostak提出。

2000年，Li[1]首次設(shè)計(jì)了Pb（Ⅱ）-DNA酶熒光生物傳感器實(shí)現(xiàn)了對Pb（Ⅱ）的高靈敏、選擇性檢測，檢測限0.1× mol/L。2011年，Zhang[ ]設(shè)計(jì)了signal-off型熒光生物傳感器實(shí)現(xiàn)了對Pb（Ⅱ）的檢測;2016年，F(xiàn)u[ ]報(bào)道了一種基于熒光信號(hào)的變化實(shí)現(xiàn)了對Pb（Ⅱ）的高靈敏定量分析，檢測限再提升。

3應(yīng)用實(shí)例

2014年，樊超[2]運(yùn)用熒光分子印跡聚合物檢測玉米中赤霉烯酮;2015年，劉鼎[3]用該方法對食品中農(nóng)藥進(jìn)行檢測。

2017年，Duan等[4]首次報(bào)道了使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR高靈敏度檢測食品中的氯霉素殘留，該方法優(yōu)化后能對牛奶樣品中CAP殘留進(jìn)行高靈敏度檢測。方順燕[5]于2019年提出一種基于倏逝波熒光原理及其與病原菌尺寸效應(yīng)的大腸桿菌O157：H7的快速檢測方法。

蔣曉華[6]構(gòu)建出熒光生物傳感器特異性識(shí)別沙門氏菌，用該方法對新鮮蝦肉進(jìn)行檢測時(shí)，加標(biāo)試驗(yàn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.9%～7.8%。Li[7]組裝的多熒光磁性多功能納米探針，能同時(shí)檢測大腸桿菌O157：H7和鼠傷寒沙門氏菌，可用于牛奶中目標(biāo)菌的檢測。

4發(fā)展前景

4.1優(yōu)勢與問題

核酸適配體可以結(jié)合的靶標(biāo)范圍廣泛，運(yùn)用SELEX技術(shù)可以針對各類靶分子進(jìn)行核酸適配體的篩選，只需經(jīng)過一次篩選和測序，可以實(shí)現(xiàn)多重檢測，易于修飾，方便熒光標(biāo)記。因?yàn)楹怂徇m配體的高親和力高特異性，熒光傳感器定量精確。

核酸適配體的篩選過程繁瑣且重復(fù)性高，無法簡單、快速篩選獲得所需核酸適配體。實(shí)際檢測時(shí)針對不同食品污染因素的核酸適配體種類有限，致病菌的高度變異性也給核酸適配體的高效特異識(shí)別造成一定困難。

熒光傳感器樣品前處理較為復(fù)雜，需專業(yè)儀器，檢測成本相對較高，不適用于現(xiàn)場檢測，目前的研究大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，人工污染樣品的檢測也集中在牛奶、肉和水樣。因此目前對于核酸適配體與靶分子的結(jié)合位點(diǎn)也缺乏系統(tǒng)性的研究和評價(jià)手段。

4.2發(fā)展方向

核酸適配體篩選過程繁瑣且重復(fù)性高，如何一次性對多個(gè)分析物進(jìn)行同時(shí)高效、快速、準(zhǔn)確的檢測也是其發(fā)展的重點(diǎn)。除了進(jìn)一步縮短篩選時(shí)間和提高篩選效率，還需解決核酸適配體在體內(nèi)容易被降解的問題。

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，熒光納米材料因具有熒光強(qiáng)度高、光穩(wěn)定性優(yōu)越、靈敏度高和設(shè)計(jì)多樣化等特點(diǎn)受到關(guān)注。將適配體特異性識(shí)別和熒光納米材料高效信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大功能互補(bǔ)結(jié)合，研發(fā)適配體熒光納米探針，為食品危害因子檢測提供了一種新型、高效的分析技術(shù)保障。

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[9] Linyao， Qingjin， Liao，等. Magnetism-Resolved Separation and Fluorescence Quantification for Near-Simultaneous Detection of Multiple Pathogens[J]. Analytical chemistry， 2018.

作者簡介：

王沁園 ，1998，女，籍貫：山東高密，學(xué)歷：大學(xué)本科，專業(yè)：水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)專業(yè)。

二作：劉子文 三作：藺雯雯 李亦非 王舒淇。