謝玉　王子雯　沈羽　徐英琴　王楚杰　李周敏

摘 要：納米材料是指在微觀結(jié)構(gòu)中至少有一維處于納米尺寸（0.1～100 nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的各種固體超細(xì)材料。近年來(lái)，伴隨著免疫熒光的發(fā)展，納米材料借助其優(yōu)越的物理特性，被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域。目前，常用的熒光納米材料主要有：納米金、量子點(diǎn)（Quantum Dots，QDs）、高分子熒光納米微球、核殼型熒光納米顆粒和稀土金屬熒光微球等。本文旨在介紹不同種類納米材料的特點(diǎn)及制備方法，并對(duì)其在食品安全熒光免疫檢測(cè)中的應(yīng)用作一綜述。

關(guān)鍵詞：納米材料;食品安全;熒光免疫檢測(cè)

Abstract：Nanomaterials refer to all kinds of solid ultra-fine materials with at least one dimension in nano size （0.1～100 nm） or composed of them as basic units. In recent years， with the rapid development of immunofluorescence， nanomaterials have been widely used in food safety detection and other fields because of their superior physical properties. At present， the commonly used fluorescent nanomaterials include gold nanoparticles， quantum dots （QDs）， polymer fluorescent nanoparticles， core-shell fluorescent nanoparticles and rare earth metal fluorescent microspheres. The purpose of this paper is to introduced the characteristics and preparation methods of different kinds of nanomaterials， and to summarized their application in food safety fluorescent immunoassay.

Key words：Nanometer material（NM）; Food safety; Fluorescenceimmunoassay

中圖分類號(hào)：O657.3

熒光免疫檢測(cè)技術(shù)是以熒光物質(zhì)標(biāo)記的特異性抗體或抗原作為檢測(cè)試劑，用于相應(yīng)抗原或抗體的分析鑒定和定量測(cè)定，具有專一性強(qiáng)、靈敏度高、實(shí)用性好等優(yōu)點(diǎn)。納米材料的介入為熒光免疫檢測(cè)的發(fā)展提供了無(wú)窮的想象空間，進(jìn)一步提高了分析方法的性能，這不僅體現(xiàn)在檢測(cè)的速度、精度、可靠性上，更實(shí)現(xiàn)了多功能化和選擇性檢測(cè)[1]。

1 納米材料的制備及其在熒光免疫檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1 納米金

納米金也稱膠體金或金溶膠，是金鹽被還原成金原子后形成的金顆粒懸浮水溶液[2]。其直徑大多在

1～40 nm，具有制備簡(jiǎn)單、密度高、介電常數(shù)大和生物親和性好等特點(diǎn)，能夠與多種生物大分子結(jié)合，且不影響其生物活性。

1.1.1 納米金在食品安全熒光免疫檢測(cè)中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，納米金由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在食品的熒光免疫檢測(cè)方面有著更為廣闊的應(yīng)用潛力。

納米金可用于食源性致病菌的檢測(cè)。大腸桿菌O157：H7（Escherichia coliO157：H7）是最常見的食源性致病菌之一，其檢測(cè)可利用制備金納米簇（AuNCs）填充的殼聚糖（CS）納米膠囊作為熒光信號(hào)放大系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在AuNCs存在時(shí)，通過(guò)觸發(fā)CS自沉積來(lái)制備AuNCs@CS納米膠囊，確保每一個(gè)納米膠囊中均封裝了大量的AuNCs[3]。金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S. aureus）也是一種常見的食源性致病微生物。Cheng[4]等將適配體-磁分離技術(shù)和金納米@萬(wàn)古霉素?zé)晒鈽?biāo)記技術(shù)聯(lián)用，建立了金黃色葡萄球菌的定量檢測(cè)方法，檢測(cè)限可達(dá)70 CFU·mL-1。

1.2 量子點(diǎn)

量子點(diǎn)（quantum dot，QD）又稱人造原子，是一種由半導(dǎo)體材料組成的、直徑常在2～20 nm的納米晶體。常見的量子點(diǎn)由Ⅳ、Ⅱ-Ⅵ，Ⅳ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族元素組成，一般為球形或類球形。它具有激發(fā)光譜寬且連續(xù)分布，而發(fā)射光譜窄而對(duì)稱，光化學(xué)穩(wěn)定性高，熒光壽命長(zhǎng)等熒光特性，是一種理想的熒光探針。

1.2.1 量子點(diǎn)的制備

量子點(diǎn)的制備從宏觀角度可以分為“自上而下”（top-down）和“自下而上”（bottom-up）兩大類[5]，

前者主要是通過(guò)對(duì)晶體表面進(jìn)行刻蝕制備，多適用于器件組裝;后者則是采用化學(xué)制備的方法，通過(guò)控制反應(yīng)條件來(lái)調(diào)控量子點(diǎn)的尺寸和形態(tài)。就目前研究進(jìn)展而言，人們多采用“自下而上”的化學(xué)方法制備用于生物標(biāo)記的量子點(diǎn)。

1.2.2 量子點(diǎn)在食品安全熒光免疫檢測(cè)中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著量子點(diǎn)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷深入，量子點(diǎn)在熒光免疫分析中的應(yīng)用范圍也逐漸拓寬，被國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究者關(guān)注。量子點(diǎn)標(biāo)記的熒光免疫層析試紙?jiān)谑吃葱灾虏【臋z測(cè)上已有了較深入的研究。

Zou[6]等基于競(jìng)爭(zhēng)免疫技術(shù)成功開發(fā)了一種便攜式、快速、靈敏的量子點(diǎn)標(biāo)記的熒光免疫試紙條，可對(duì)血漿中的有機(jī)磷農(nóng)藥代謝產(chǎn)物三氯吡啶進(jìn)行便捷靈敏的檢測(cè)，在15 min內(nèi)檢測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)分析物含量為1 ng·mL-1。

Duan H[7]等采用量子點(diǎn)微球免疫層析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了玉米提取物中玉米烯酮毒素的檢測(cè)。Zhou[8]等通過(guò)量子點(diǎn)熒光微球標(biāo)記赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）單克隆抗體，并建立OTA高靈敏熒光免疫層析檢測(cè)方法（FICGA），15 min即可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中OTA污染的快速定量檢測(cè)。

1.3 二氧化硅復(fù)合熒光納米材料

二氧化硅復(fù)合熒光納米材料具有明顯的核殼結(jié)構(gòu)，外殼為二氧化硅納米材料，可進(jìn)行生物修飾，內(nèi)核材料則可以是納米金、量子點(diǎn)、稀土發(fā)光材料與有機(jī)熒光染料等，可明顯放大信號(hào)[9]。二氧化硅納米材料具有良好的生物相容性、高的化學(xué)穩(wěn)定性、低的生物毒性和表面易功能化等優(yōu)點(diǎn)，倍受科研人員青睞。

1.3.1 二氧化硅復(fù)合熒光納米材料的制備

目前，二氧化硅復(fù)合納米材料主要有金屬/SiO2、無(wú)機(jī)/SiO2、聚合物/SiO2納米復(fù)合材料等，且制備方法有所不同。例如，Cu/SiO2納米材料多采用粉末冶金法，NiFe2O4/SiO2、CoFe2O4/SiO2納米材料采用溶膠-凝膠法，聚丙烯/二氧化硅納米復(fù)合材料則采用熱乳液溶膠-凝膠法制得等等。

1.3.2 二氧化硅復(fù)合熒光納米材料的應(yīng)用

近年來(lái)，不少研究人員通過(guò)對(duì)SiO2納米材料的改性、優(yōu)化升級(jí)，制備出了多種二氧化硅熒光復(fù)合型先進(jìn)材料—二氧化硅復(fù)合熒光納米材料。

Shangguan等利用金黃色葡萄球菌特異性適配體與經(jīng)過(guò)氯丙基功能化的二氧化硅熒光納米顆粒結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了雙向電泳法對(duì)金黃色葡萄球菌的檢測(cè)，檢測(cè)限可低至93 CFU·mL-1。黃曲霉毒素B1（AFB1）的檢測(cè)基于介孔二氧化硅納米材料（MSN）的控制釋放系統(tǒng)與AFB1特定適配體的結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)適配體傳感器（適配體被用作分子識(shí)別探針和“門控分子”），通過(guò)熒光強(qiáng)度的增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)AFB1的定量檢測(cè)。Song C[10]等采用SiO2包裹Eu（Ⅲ）-BHHCT制備SiO2熒光納米復(fù)合材料，建立免疫層析法檢測(cè)β-興奮劑，其LOD為0.037 ng·mL-1。趙兵潔等將BHHCT-Eu3+@SiO2與卡那霉素抗體（Kana-ab）通過(guò)醛基化葡聚糖交聯(lián)，合成了熒光標(biāo)記抗體Eu3+-Kana-ab，結(jié)合定量側(cè)向?qū)游鲎x數(shù)儀，建立了牛奶中Kana殘留的快速定量檢測(cè)方法，對(duì)Kana的檢出限（IC10）為0.85 ng·mL-1。

1.4 高分子熒光納米微球

高分子熒光納米微球是負(fù)載有機(jī)熒光染料分子的無(wú)機(jī)納米顆?；蚨嗑凵锎蠓肿影患{米顆粒，以聚苯乙烯、聚丙烯酰胺類等為主體。由于單個(gè)納米微粒可以鍵合多個(gè)熒光分子，高分子納米微球的熒光強(qiáng)度較強(qiáng)。由于高分子基體具有耐腐蝕、易加工等良好性能，且能夠抑制納米單元的氧化和團(tuán)聚，在增加體系長(zhǎng)效穩(wěn)定性的同時(shí)，充分發(fā)揮納米單元的特異性能，尤受廣大研究人員的重視。

1.4.1 高分子熒光納米微球的組成

高分子熒光納米微球是以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯類、聚丙烯酰胺類為微粒主體，表面鍵合或吸附熒光素（Fluorescein，如FITC等）、羅丹明（Rhodamine，如 Rhodamine 6G）、菁色素（Cy染料）等熒光物質(zhì)的納米熒光微粒。

1.4.2 在食品安全免疫檢測(cè)中的應(yīng)用

高分子納米微球可保護(hù)包裹的熒光染料，避免環(huán)境對(duì)材料的影響。納米顆粒內(nèi)部包裹的熒光數(shù)量在一定程度上影響其檢測(cè)信號(hào)與檢測(cè)靈敏度。

Liu D[11]等采用高分子熒光納米微球探針建立免疫分析方法，對(duì)醬油中黃曲霉毒素B1進(jìn)行檢測(cè)，檢出限可達(dá)2.5 μg·L-1。Zhao Y[12]等基于熒光微球免疫層析技術(shù)對(duì)玉米中的黃曲霉毒素B1進(jìn)行定量檢測(cè)，其回收率在91%～118%。Deng S L[13]等利用聚苯乙烯摻雜的異硫氰酸熒光素作為探針，在20 min內(nèi)有豬尿樣本中瘦肉精的含量，檢出限為0.01 ng·mL-1即可檢測(cè)出。Zhang X[14]等選用羧酸鹽修飾的聚苯乙烯熒光微球作為熒光標(biāo)記物，在最優(yōu)條件下，牛奶樣本中AFM1檢測(cè)限為4.4 ng·L-1，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程可在30 min

內(nèi)完成。

1.5 稀土金屬熒光微球

稀土材料是一種由鑭系稀土元素或者其摻雜有惰性材料的納米晶體粒子。與傳統(tǒng)的熒光素標(biāo)記物相比，Eu3+和Tb3+類鰲合標(biāo)記物具有以下優(yōu)勢(shì)：①激發(fā)光譜帶范圍較寬，可以提高激發(fā)能。②發(fā)射光譜帶范圍窄，能夠提高分辨率。③斯托克斯（Stokes）位移較大，有助于避免其他熒光信號(hào)的干擾。④熒光壽命長(zhǎng)，可待背景熒光完全衰減后測(cè)定，從而消除蛋白質(zhì)背景熒光的干擾。⑤標(biāo)記物較穩(wěn)定。

1.5.1 稀土金屬熒光微球的制備

稀土金屬熒光微球采用液相法制備，形式多樣，操作簡(jiǎn)便，易于反應(yīng)原料的充分混合，且反應(yīng)可在較低溫度和較溫和的化學(xué)環(huán)境下進(jìn)行，被越來(lái)越多的研究者關(guān)注。常見的液相法有水熱法、微乳液法、溶膠-凝

膠法、燃燒法、電化學(xué)法與模板法等。

1.5.2 稀土金屬熒光微球在食品安全熒光免疫檢測(cè)中的應(yīng)用

熒光免疫層析分析方法具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、受自然熒光干擾低等優(yōu)點(diǎn)，成為食品質(zhì)量安全快速檢測(cè)分析研究的熱點(diǎn)。

史詠梅[15]等建立了一種快速篩查金黃色葡萄球菌的熒光免疫層析檢測(cè)方法。以熒光納米顆粒作為示蹤標(biāo)記物，采用雙抗體夾心法檢測(cè)金黃色葡萄球菌A蛋白，制備了稀土離子標(biāo)記的免疫層析試條，用該試條檢測(cè)純菌液和未經(jīng)培養(yǎng)的糞便、嘔吐物的靈敏度為

7.2×104 CFU·mL-1，經(jīng)培養(yǎng)的模擬污染食物樣本、糞便樣本的檢測(cè)線為7.2×102 CFU·mL-1，反應(yīng)在15 min內(nèi)完成。胡佳麗[16]等采用熒光免疫層析法結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀建立牛奶中頭孢氨芐殘留的快速定量檢測(cè)方法，其檢測(cè)限為0.16 ng·mL-1。其中，以銪為代表的鑭系元素離子由于在特異激發(fā)光下可發(fā)射熒光，近年來(lái)被發(fā)展為用于層析試紙條的一種新型熒光標(biāo)記探針。Zhang W[17]

等以銪離子為標(biāo)記物，成功檢測(cè)出水稻及玉米中T-2 毒素的殘留量;Wang[18]等成功檢測(cè)了大豆醬中黃曲霉毒素B1的含量。

2 總結(jié)與展望

本文主要綜述了納米金、量子點(diǎn)、二氧化硅復(fù)合納米材料、高分子熒光納米微球和稀土金屬熒光微球的特點(diǎn)、制備方法及其在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

這些納米材料因其納米尺寸和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表現(xiàn)出各自不同的物化特性，被應(yīng)用在多樣的熒光免疫標(biāo)記中。由于這種標(biāo)記方式具備特異性高、操作簡(jiǎn)單、性價(jià)比高以及可用于現(xiàn)場(chǎng)快速診斷等特點(diǎn)，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域，包括食源性致病菌的檢測(cè)、農(nóng)藥殘留檢測(cè)和重金屬檢測(cè)等領(lǐng)域。與此同時(shí)，為了更好地提高納米材料檢測(cè)的靈敏度、穩(wěn)定性及其他性能，盡可能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，還需要相關(guān)學(xué)者從以下方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究和努力。

①對(duì)于部分現(xiàn)有納米材料制備技術(shù)不成熟等問題，還需要進(jìn)行制備工藝優(yōu)化研究，其收集、存放也是亟待解決的問題。②用于納米材料工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)，以提高微粒的產(chǎn)率，降低成本。③合成納米顆粒的過(guò)程機(jī)理缺乏深入研究，對(duì)控制微粒的形狀、分布、粒度等技術(shù)的研究還不夠。

總而言之，熒光納米材料要在免疫檢測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)其更加廣泛的應(yīng)用仍需努力。

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