[发明专利]一种基于纳米磁颗粒数量和状态变化的磁弛豫时间传感器检测农药残留的方法

说明书

本发明公开了一种基于生物正交反应改变纳米磁颗粒数量及状态，进而检测农药残留的生物传感方法，该方法基于二苯基环辛炔与叠氮的级联生物正交反应同时改变纳米磁颗粒的数量和聚集状态，实现了磁纳米颗粒数量和状态的可控调节，二者有机结合进行磁信号级联放大，从而提高农药残留检测的准确性和灵敏度。

技术领域

本发明属于食品安全检测技术领域，具体涉及一种基于纳米磁颗粒数量和状态变化的磁弛豫时间传感器检测农药残留的方法。

背景技术

食品安全关系广大人民群众身体健康，是一项重要的民生工程，而食品中农药残留是危害人类健康的一个重要的食品安全问题。由于违规使用高毒农药、病虫抗药性增强、农药使用不当等原因常常造成农药残留超标，而农药残留对人体健康危害巨大，会造成急性中毒或慢性中毒，降低人体免疫力、可致癌、致畸和致突变，甚至造成个体死亡。鉴于农药残留给健康带来的巨大危害，减少、合理使用农药是解决问题的根本措施，而食品中农药残留的快速、准确检测则是保证合理使用的前提和保障人民群众舌尖上安全的最后一道防线。

目前，对食品中农药残留定性定量分析的主要手段是仪器分析法、酶抑制法和免疫分析法。仪器分析方法具有灵敏度高、准确性好等优势，但样品前处理复杂，检测成本高，需要较高水平的专业技术人员，不适合现场快速检测。酶抑制法主要针对有机磷农药，具有操作简单、成本低等优势，但其容易受样品基质的干扰，假阳性比较多，准确性不够。传统免疫分析主要包括酶联免疫吸附测定法(ELISA)和胶体金免疫层析试纸条方法。ELISA具有操作相对简单、高通量等优势，但是，某些农药残留的浓度可能非常低，传统的ELISA方法无法满足检测需求。胶体金免疫层析试纸条方法具有操作简单、检测速度快等优势，但其灵敏度低，容易受到基质干扰等。因此传统的免疫测定法无法满足检测灵敏度的实际需求。筛选具有较高亲和力结合的抗体可以提高的灵敏度，但往往较为昂贵。因此，非常有必要在不损害方法特异性的前提下，提高免疫分析方法的灵敏度。

各种纳米材料由于其独特的物理化学特性，已被用于改善传统免疫分析方法的分析性能。纳米粒子具有较大比表面积，多样的表面化学，被广泛地应用于免疫分析中的富集和分离，以简化预处理。纳米颗粒的光学、电化学和磁特征也极大的增强了传统免疫分析中的信号读出与放大。在各种纳米颗粒中，磁性纳米颗粒(MNPs)引起了人们极大的兴趣，因为MNPs不仅可以在磁场下很容易地分离，用在样品预处理的载体，而且还可以用作磁信号传感探针，因为MNPs可以导致一个不均匀的磁场，而不均匀的磁场会显著缩短周围水分子质子的横向弛豫时间(T₂)。此外，由于样品基质中的磁信号可忽略不计，因此基于MNPs的磁弛豫时间免疫传感器具有很高的信噪比，在食品安全和临床诊断等领域得到了广泛地应用。传统的磁免疫传感器的传感机理主要分为两个方面：(1)MNPs的状态变化：MNPs偶联上抗体之后，由于抗体-抗原之间的免疫识别作用，可以使原来分散的MNPs变成聚集状态，进而会引起一个不均匀的磁场，导致T₂信号发生改变，而传统磁免疫传感器的信号大都取决于MNPs的状态变化，其灵敏度不足以检测痕量的靶标，并且很容易受到非特异性聚集的干扰。(2)MNPs数量的变化：有研究表明磁信号T₂对纳米磁颗粒MNPs数量的变化更为敏感，因此，有研究者通过结合免疫磁分离，可以实现目标物和磁颗粒数量变化的一一对应，进而构建了基于纳米磁颗粒数量变化的磁弛豫时间免疫传感器，用于生物大分子，例如食源性致病菌、病毒等检测。然而像农药这类小分子化学物仅具有一个抗体结合位点，不能有效导致磁颗粒数量的改变，因此，需要借助其他放大手段才能将磁弛豫时间免疫传感器用于痕量的农药残留小分子的高灵敏检测。