CN115097115A - 一种基于pamam增敏的赭曲霉毒素a适配体试纸条的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法及应用,属于纳米生物检测领域。制备方法包括以下步骤:(1)PAMAM‑AuNPs偶联物的制备,(2)PAMAM‑AuNPs‑aptamer探针的制备,(3)结合垫的制备,(4)适配体互补链DNA1和DNA2与链霉亲和素复合物的制备,(5)T线和C线的制备,(6)试纸条的组装。本发明利用PAMAM树状大分子的末端具有多个活性基团,连接多个金纳米粒子,提高适配体试纸条的灵敏度,并通过Image J软件读取试纸条上显色带的光密度值,实现试纸条的半定量分析。
Description
技术领域
本发明属于纳米生物检测技术领域,具体涉及一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法及应用。
背景技术
赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)是一种由曲霉属和青霉属的某些产毒菌株产生的次级代谢产物,广泛存在于咖啡、啤酒、红酒、葡萄汁、玉米、小麦、蔬菜、肉类和肉制品中,具有很高的化学稳定性和热稳定性,在人体内易于吸收,但代谢非常缓慢,其半衰期超过30天。研究表明,它对人体和动物具有肾毒性、肝毒性、致畸、致癌和免疫抑制作用。为了更好地监控食品中的OTA含量,亟需建立快速、准确和灵敏地检测食品中OTA的方法。目前,检测OTA的仪器分析方法主要包括高效液相色谱法、液相色谱-质谱法、气相色谱-质谱法等。尽管这些方法灵敏度和准确性高,但检测时需要专业人员操作昂贵的大型仪器,而且制备样品的过程复杂。酶联免疫分析和免疫层析法不需要大型仪器,但是需要依赖抗体,抗体合成周期较长,价格高且抗体活性不稳定。
和抗体相比,适配体(aptamer)具有识别靶物质的范围广、特异性强、易修饰、稳定性好、可在常温下运输、易获得和成本低的优势,已广泛用于适配体侧流层析技术。据报道[1],用于金标OTA适配体侧流层析试纸条的定性检出限可以达到1 ng/mL,半定量检出限低至0.18 ng/mL。但是,胶体金弱的光学性能,低的生物分子结合率,导致传统的金标侧流层析试纸的灵敏度较低,难以满足食品介质中痕量危害物的快速分析。PAMAM树状分子由烷基二胺和叔胺支链组成,具有高的结构柔韧性、亲水性、良好的生物相容性、高的机械稳定性和化学稳定性,并且在其分子末端具有大量的胺基,可固定多个纳米粒子,目前,尚没有关于PAMAM增敏的适配体侧流层析试纸条的研究。因此,本专利拟构建一种基于PAMAM增敏的金标适配体侧流层析试纸条。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法及应用。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法,所述制备方法如下所示:
(1)PAMAM-AuNPs偶联物的制备
量取浓缩后的AuNPs溶液,加入0.1 mol/L K2CO3溶液调pH至8.0-9.0,然后加入浓度为50μM的PAMAM溶液,室温下反应5 h,以12000 rpm离心20 min,再用超纯水重悬,4℃储存备用;
(2)PAMAM-AuNPs-aptamer探针的制备
将浓度为100 μM的适配体溶液加入到PAMAM-AuNPs偶联物中,加入80 mM的NaCl溶液至终浓度为50 mM,在室温下避光孵育48 h,以10000 rpm离心18 min后,加pH 8.0-9.0的PB缓冲溶液洗涤两次,加入偶联物复溶液重悬,最后在4℃条件下保存。
(3)结合垫的制备
将制备的PAMAM-AuNPs-aptamer探针通过划膜喷金仪喷于聚酯纤维素膜上,37℃烘干并于避光条件下储存备用;所述聚酯纤维素膜预先用结合垫处理液进行处理;
(4)适配体互补链DNA1和DNA2与链霉亲和素复合物的制备
将链霉亲和素溶解于pH 7.4、0.01 mol/L PBS 缓冲液中,取40 μL、1 mg/mL链霉亲和素分别加入到40 μL适配体互补链DNA1和DNA2中,然后加入20 μL、0.01 mol/L PBS缓冲溶液,4℃下孵育2 h;
(5)T线和C线的制备
使用划膜喷金仪将互补链DNA1和DNA2与链霉亲和素复合物分别喷在硝酸纤维素膜上作为T线和C线;
(6)试纸条的组装
将样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸水纸依次固定在聚乙烯底板上,然后切成3.5 mm宽,密封干燥保存;其中所述样品垫预先用样品垫处理液进行处理。
进一步的,步骤(2)所述的适配体核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示,具体为:5’-GATCGGGTGTGGGTGGCGTAAAGGGAGCATCGGACAAAAAAAAAAAAAAAAAA-SH-3’。
进一步的,步骤(2)所述的偶联物复溶液为:含有0.5%聚乙二烯、5%蔗糖、1%OVA、0.25% 吐温-20的0.01 mol/L PB缓冲溶液。
进一步的,步骤(3)所述的结合垫处理液为:含有4% 蔗糖、1% OVA和0.25% 吐温20的0.1 mol/L PBS缓冲溶液。
进一步的,步骤(4)所述的互补链DNA1的核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示,
具体为:5’-Biotin-TGTCCGATGCTCCCTTTACGCCACCCACACCCGATC-3’。
进一步的,步骤(4)所述的互补链DNA2的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示,
具体为:5’-Biotin-TTTTTTTTTTTTTTTTTT-3’。
进一步的,步骤(6)所述的样品垫处理液为:含有2%蔗糖、0.25% 吐温-20的0.01mol/L PBS缓冲溶液。
本发明还公开了使用本发明所述的制备方法制得的试纸条以及该试纸条在OTA检测中的应用。
本发明利用PAMAM的特殊结构,将多个AuNPs固定在其周围,形成金纳米簇。当PAMAM-AuNPs-aptamer纳米探针迁移到达T线时,T线上互补链DNA1捕获的AuNPs比使用单个AuNPs多,提高了T线上的显色强度,降低了检测限,提高了试纸条的灵敏度。
有益效果:本发明提供了一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法及应用,该试纸条可以有效地降低检测限,提高检测的灵敏度,并可通过Image J软件实现半定量检测。本发明将适配体应用到试纸条上,作为识别元件,同时利用PAMAM的特殊结构将单个AuNPs凝聚成金纳米簇,使金标适配体试纸条的检测限更低,灵敏度更高。
附图说明
图1 为AuNPs、PAMAM-AuNPs和PAMAM-AuNPs-aptamer紫外表征图;
图2 为AuNPs和PAMAM-AuNPs透射电镜(TEM)表征图;
图3 为试纸条对不同浓度的OTA标准溶液检测结果图;(A)为AuNPs标记适配体试纸条对不同浓度的OTA标准溶液检测结果图;(B)为基于PAMAM-AuNPs适配体试纸条对不同浓度的OTA标准溶液检测结果图。
图4 为试纸条检测OTA的标准曲线图;(A)为AuNPs标记适配体试纸条检测OTA的标准曲线图;(B)为基于PAMAM-AuNPs适配体试纸条对不同浓度的OTA标准溶液检测结果图
图5 为试纸条特异性分析图;
图6 为试纸条原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,但实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1 利用基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条对OTA标准品溶液进行检测
(1)首先,用0.1mol/L K2CO3溶液对新制备的AuNPs溶液(10 nm,5 mL)调节pH至8.0-9.0,然后加入浓度为50 μM的 PAMAM 溶液,室温下反应5 h,离心(12000 rpm,20 min)后用超纯水重悬至1 mL,4 ℃下储存备用。
(2)然后,将2 μL经三(2-氯乙基)磷酸酯(1 mg/mL)活化的OTA适配体(100 μM)加入到1 mL PAMAM-AuNPs溶液中,4℃孵育12 h后,加入终浓度为50 mM的NaCl溶液,继续反应48 h。离心(10000 rpm,18 min)后,加PB缓冲溶液(pH调到8.0-9.0)洗涤两次,加入偶联物复溶液(0.01mol/L PB、0.5% PEG、5% 蔗糖、1% OVA、0.25% Tween 20)重悬至1 mL,4℃保存。
所述适配体核苷酸序列为:
5-GATCGGGTGTGGGTGGCGTAAAGGGAGCATCGGACAAAAAAAAAAAAAAAAAA-SH-3’。
(3)将链霉亲和素溶解于0.01 mol/L PBS 缓冲液(pH=7.4)中,取40 μL 链霉亲和素(1 mg/mL)分别加入到40 μL适配体互补链DNA1和适配体互补链DNA2中,然后加入20 μLPBS缓冲溶液(0.01 mol/L),4℃孵育2 h。
所述的互补链DNA1核苷酸序列为:
5’-Biotin-TGTCCGATGCTCCCTTTACGCCACCCACACCCGATC-3’。
所述的互补链DNA2核苷酸序列为:5’-Biotin-TTTTTTTTTTTTTTTTTT-3’。
(4)将制备的PAMAM-AuNPs-aptamer探针通过划膜喷金仪喷于聚酯纤维素膜上,37℃下烘干,避光条件下储存备用。然后使用划膜喷金仪将适配体互补链DNA1和适配体互补链DNA2与链霉亲和素复合物分别喷在硝酸纤维素膜上作为T线和C线。最后将样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸水纸依次固定在聚乙烯底板上,然后切成3.5 mm宽,密封干燥保存。
所述的结合垫处理液为:含有4% 蔗糖、1% OVA和0.25% 吐温-20的0.1 mol/L PBS缓冲溶液。
所述的样品垫处理液为:含有2% 蔗糖、0.25% 吐温-20的0.01 mol/L PBS缓冲溶液。
(5)首先,将OTA标准品用甲醇溶液溶解成浓度为1 mg/mL的标准品溶液,然后用样品稀释液稀释成0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 ng/mL,各取100 μL 加入到酶标板孔中,15min后观察T线和C线显色情况,然后用软件Image J读取T线上的光密度值进行OTA的半定量分析。AuNPs标记适配体试纸条所得结果如图3(A)所示,基于AuNPs-PAMAM标记适配体试纸条所得结果如图3(B)所示。从图中可以看出,随着OTA浓度的增加,T线显色程度越弱,当OTA浓度为0.4 ng/mL时,T线几乎不显色,OTA浓度达到0.8 ng/mL时,T线不显色。根据视觉检测限(LOD)定义,由图可得,2 ng/mL作为AuNPs标记适配体试纸条的视觉检测限,0.4 ng/mL作为AuNPs-PAMAM标记适配体试纸条的视觉检测限。因此,基于AuNPs-PAMAM标记适配体试纸条视觉检测限(也叫cut-off值)比传统提高了4倍。使用软件Image J测量试纸条T线的光密度值,然后计算出溶液中存在OTA与不存在OTA时的光密度比值,得出T线上的相对光密度值(Peak-ROD),然后使用Origin 软件拟合得到线性方程,根据线性方程可得出AuNPs标记适配体试纸条半定量检测限为0.25 ng/mL,AuNPs-PAMAM标记适配体试纸条的半定量检测限为0.04 ng/mL,因此,AuNPs-PAMAM标记适配体试纸条的半定量检测限比AuNPs标记适配体试纸条的提高了6倍左右。
(6)为了检测试纸条的特异性,选择了4种常见的与OTA结构相似的真菌毒素进行检测。在最优条件下将试纸条分别插入装有100 μL OTA、黄曲霉毒素B1 (aflatoxin B1,AFB1)、玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN)、伏马菌素B1(fumonisin B1, FB1)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)的酶标板孔中,其中OTA为2 ng/mL,其它真菌毒素均为10ng/mL。检测结果如图5所示,从图中可以看出,当检测样品为OTA时,T线不显色,由此可以看出,试纸条对OTA具有良好的特异性。
(7)为了验证试纸条的稳定性,将制备好的同一批次的试纸条储存在装有干燥剂的密封袋里,在4℃下分别保存7天、14天、21天和30天,然后对浓度为0.1 ng/mL的OTA进行检测。保存7天、14天、21天的试纸条与新制备的试纸条相比,T线显色相同,保存30天的试纸条显色稍弱,但检测过程中颜色损失的影响可忽略不计。因此,试纸条在4℃密封保存30 d仍然工作良好,显示出良好的稳定性。
实施例2 利用基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条对红酒样品中OTA进行检测。
为了评估试纸条的实用性,本研究选用超市购买的红酒进行试验,准确移取2.97mL红酒样品到50 mL离心管中,加入30 μL 0.01 mg/mL OTA标准品溶液,使红酒中所含OTA终浓度为100 ng/mL,然后加入20 mL甲醇、0.5 g 醋酸钠和2 g 无水硫酸镁,然后振荡3min 使其混匀,8000 r 下离心10 min,取出上清液。将离心后得到的下层物质再重复以上步骤1次,合并两次离心所得上清液,在40 ℃下旋转蒸发至近干,然后加入甲醇的水溶液复溶,用0.22 μm微孔滤膜过滤,加入甲醇水溶液定容至3 mL,然后取一定体积的样品溶液,加入样品稀释液稀释成0.05、0.1、0.、 0.5、1 ng/mL进行检测,加标回收率在93%-105.8%。
所述样品稀释液为含有1% OVA、0.2% 吐温-20 和 0.01% SDS的5 × SSC 溶液。
表1. 试纸条对红酒样品中OTA的检测结果(n=3)
Claims (9)
1. 一种基于PAMAM增敏的赭曲霉毒素A适配体试纸条的制备方法,其特征在于,所述制备方法如下所示:
(1)PAMAM-AuNPs偶联物的制备
量取浓缩后的AuNPs溶液,加入0.1 mol/L K2CO3溶液调pH至8.0-9.0,然后加入浓度为50μM的PAMAM溶液,室温下反应5 h,以12000 rpm离心20 min,再用超纯水重悬,4℃储存备用;
(2)PAMAM-AuNPs-aptamer探针的制备
将浓度为100 μM的适配体溶液加入到PAMAM-AuNPs偶联物中,加入80 mM的NaCl溶液至终浓度为50 mM,在室温下避光孵育48 h,以10000 rpm离心18 min后,加pH 8.0-9.0的PB缓冲溶液洗涤两次,加入偶联物复溶液重悬,最后在4℃条件下保存;
结合垫的制备
将制备的PAMAM-AuNPs-aptamer探针通过划膜喷金仪喷于聚酯纤维素膜上,37℃烘干并于避光条件下储存备用;所述聚酯纤维素膜预先用结合垫处理液进行处理;
适配体互补链DNA1和DNA2与链霉亲和素复合物的制备
将链霉亲和素溶解于pH 7.4、0.01 mol/L PBS 缓冲液中,取40 μL、1 mg/mL链霉亲和素分别加入到40 μL适配体互补链DNA1和DNA2中,然后加入20 μL、0.01 mol/L PBS缓冲溶液,4℃下孵育2 h;
T线和C线的制备
使用划膜喷金仪将互补链DNA1和DNA2与链霉亲和素复合物分别喷在硝酸纤维素膜上作为T线和C线;
试纸条的组装
将样品垫、结合垫、硝酸纤维素膜和吸水纸依次固定在聚乙烯底板上,然后切成3.5 mm宽,密封干燥保存;其中所述样品垫预先用样品垫处理液进行处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
步骤(2)所述的适配体核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示,具体为:5’-GATCGGGTGTGGGTGGCGTAAAGGGAGCATCGGACAAAAAAAAAAAAAAAAAA-SH-3’。
3. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的偶联物复溶液为:含有0.5%聚乙二烯、5%蔗糖、1%OVA、0.25% 吐温-20的0.01 mol/L PB缓冲溶液。
4. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的结合垫处理液为:含有4% 蔗糖、1% OVA和0.25% 吐温20的0.1 mol/L PBS缓冲溶液。
5. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的互补链DNA1的核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示,
具体为:5’-Biotin-TGTCCGATGCTCCCTTTACGCCACCCACACCCGATC-3’。
6. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的互补链DNA2的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示,
具体为:5’-Biotin-TTTTTTTTTTTTTTTTTT-3’。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(6)所述的样品垫处理液为:含有2%蔗糖、0.25% 吐温-20的0.01 mol/L PBS缓冲溶液。
8.权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的试纸条。
9.权利要求8所述的试纸条在OTA检测中的应用。
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CN202210259358.0A CN115097115A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种基于pamam增敏的赭曲霉毒素a适配体试纸条的制备方法及应用 |
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CN116519766A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-08-01 | 华北理工大学 | 一种pamam/纳米孔金修饰丝网印刷碳电极适配体生物传感器及其制备方法和应用 |
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2022
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CN116519766B (zh) * | 2023-05-04 | 2024-05-17 | 华北理工大学 | 一种pamam/纳米孔金修饰丝网印刷碳电极适配体生物传感器及其制备方法和应用 |
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