1.2 比色適配體傳感器
比色適配體傳感器利用具有高消光係數的核酸环素顯色基團實現對目標物的有效檢測，其最大的适配生素優勢是能夠通過肉眼觀察，且易於操作、体传成本較低。感器
金納米粒子(gold nanoparticles，类抗Au NPs)常被用於比色適配體傳感器的检测構建，其消光係數遠高於有機染料，应用為比色測定提供了高靈敏度的核酸环素保障。帶負電的适配生素Au NPs可以將適配體吸附在其表麵，使適配體在高鹽條件下保護Au NPs，体传被廣泛地應用於比色適配體傳感器的感器建立。KIM等建立了一種基於鹽誘導負電荷Au NPs聚集的类抗比色適配體傳感器檢測土黴素。適配體對Au NPs具有保護作用，检测所以加入土黴素後其會與適配體結合，应用導致保護作用減少，核酸环素Au NPs從紅色變為紫色，其顏色變化很容易用肉眼觀察或通過紫外/可見光譜儀測量，最終得到了25 nmol/L的LOD。RAMEZANI等開發了基於三螺旋分子開關(triple-helix molecular switch，THMS)檢測四環素的比色傳感器，具有較高的穩定性、靈敏度和選擇性。WU等設計了一種基於Au NPs可控聚集的無標記比色適配體傳感器，用於抗生素多重檢測。選擇氯黴素和四環素作為目標物，設計多功能適配體，當添加一種抗生素時，特異性識別的適配體片段會結合並解離，而非特異性的則在高鹽條件下協調控製Au NPs的聚集。檢測四環素時，該方法具有0.05～3.0μmol/L的線性範圍，LOD低至32.9 nmol/L。該傳感器可通過肉眼直接分辨多種抗生素，可以利用智能手機分析。除帶負電的Au NPs，帶正電的Au NPs也可以用於比色傳感器的建立。LUO等以巰基乙胺修飾的金納米粒子(cysteamine-stabilized gold nanoparticles，CS-Au NPs)為探針建立了一種比色適配體傳感器用於牛奶中四環素殘留的檢測。實驗原理如圖3所示，當沒有四環素時，帶正電的金納米粒子與帶負電的適配體因靜電引力而沉聚;當有四環素存在時，其與適配體結合，且兩者之間的相互作用強於適配體和CS-Au NPs之間的靜電相互作用，導致CS-Au NPs分散，顏色仍保持為紅色。該方法檢出限為0.039μg/m L，線性範圍為0.2～2.0μg/m L，操作簡單，檢測時間短，特異性強。但是，在複雜的基質中，金納米粒子容易受到鹽粒子的影響，出現非特異性聚集變色現象，製約了其實際應用。
基於酶或模擬酶的催化顯色反應常被應用於比色適配體傳感器的建立，此類傳感器不僅具備肉眼可見的檢測結果，而且可通過酶促催化的信號放大效應獲得更高的靈敏度。KIM等使用生物素標記的適配體間接競爭性酶聯適配體測定牛奶中的土黴素，LOD為27 nmol/L，具有高特異性和穩定性，且不涉及複雜的樣品提取步驟。ZHANG等基於金納米簇(gold nanoclusters，Au NCs)固有的類過氧化物酶活性建立了比色適配體傳感器，利用適配體提高Au NCs在H2O2的作用下催化氧化底物3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺(3，3'，5，5'-tetramethylbenzidine，TMB)的活性。檢測四環素的濃度範圍為1～16μmol/L，LOD低至46 nmol/L，該方法的肉眼檢測能力估計為0.5μmol/L。該比色傳感平台具有良好的準確性、特異性和可重複性，但酶或模擬酶對檢測條件要求較高，因此也存在一定的局限性。
1.3 電化學適配體傳感器
電化學傳感器是將生物分子和靶分子的相互作用轉變成電流或電位的形式表現出來的一類傳感器[50]。常用的電化學分析技術有差分脈衝伏安法(differential pulse voltammetry，DPV)、電化學阻抗法(electrochemical impedance spectroscopy，EIS)、方波伏安法(square wave voltammetry，SWV)、循環伏安法(cyclic voltammetry，CV)等。將核酸適配體與電化學相結合，在加入靶標之後，適配體的構型發生改變，進而引起電極表麵修飾物的結構發生變化，影響電化學信號輸出，從而建立靈敏、快捷、簡單的生物傳感器。按照是否應用標記物，電化學適配體傳感器可分為標記型和非標記型2類。
應用於標記型適配體傳感器的標記物質主要有2種，一種具有電活性，如亞甲基藍、二茂鐵等;一種具有催化活性，如葡萄糖脫氫酶、辣根過氧化物酶、金屬納米材料、碳納米管等。標記物質可通過化學修飾、物理吸附等方法標記在適配體上，當適配體與目標物結合後，標記物質因適配體構型改變而發生位置變化，從而引起電化學信號的變化。XU等[52]設計靈敏高效的比率型電化學傳感器用於牛奶中四環素的檢測。該方法整合了2個適配體傳感器，其一基於二茂鐵和Au NPs納米複合材料，其二基於碳納米纖維和Au NPs納米複合材料的適配體傳感器。通過Au NPs與適配體5'端的硫醇之間形成Au-S鍵，將適配體有效地固定在絲網印刷的碳電極表麵，最後通過比率計算其檢測結果，解決了批次之間差異大的問題，LOD為3.3×10‒7 g/L。LIU等[53]設計了一種新型的夾心型電化學適配體傳感器，該傳感器基於三維結構的石墨烯納米金複合物和適配體-Au NPs-辣根過氧化物酶納米探針實現土黴素的檢測，納米金和辣根過氧化物酶修飾的適配體提高了親和力並實現了超靈敏檢測。
非標記型電化學適配體傳感器與標記型相比，操作更簡單、對目標物影響小，在實際應用方麵優勢更加突出。CHEN等開發了一種檢測四環素的無標記電化學適配體傳感器。根據電化學阻抗譜分析，當四環素濃度在5.0～5.0×103之間時，四環素的對數濃度與電荷轉移電阻在之間存在線性關係。該傳感器的LOD為1 ng/m L，檢測時間為15 min。在4℃下保存15 d後，電流變化在8.5%以內，證明該傳感器具有良好的重現性和可接受的穩定性。WANG等結合三螺旋適配體探針、催化發夾自組裝(catalyzed hairpin assembly，CHA)信號放大和主客識別等技術，設計出一種用於四環素定量檢測的電化學新型傳感策略。當目標物與適配體結合後，發生構象變化的三螺旋適配體探針引發CHA擴增反應，加入的核酸外切酶III會破壞2個DNA發夾形成的大量雙螺旋結構，釋放大量電活性分子，這些分子由於主客識別而在β-環糊精的幫助下擴散到電極表麵，從而產生信號。在最佳條件下，該策略線性範圍為0.2～100 nmol/L，LOD低至0.13 nmol/L。但是電化學適配體傳感器尤其是非標記型的抗幹擾能力還有待加強，對適配體與目標物的結合效率要求較高。
1.4 表麵等離子體共振適配體傳感器
表麵等離子體共振(surfaceplasmon resonance，SPR)技術利用全反射時入射光可以和金屬表麵的等離子體發生共振的原理，探測生物分子之間是否發生作用，將SPR芯片表麵上固定適配體，可以實現SPR適配體傳感平台的建立，具有無需標記、靈敏度高、操作簡單等優點。近幾年，WANG等[36]結合DNA納米結構和商用Biacore T200 SPR儀器開發出一種簡單的SPR適配體傳感器用於四環素的檢測。該傳感器為了減少空間位阻，提高固定化適配體對四環素的捕獲效率，引入DNA四麵體以納米級距離定向固定適配體，從而將適配體的特異性、DNA納米結構的易於製造、SPR儀器的靈敏性和自動化的優勢結合起來，實現快速、靈敏檢測蜂蜜中的四環素。SPR傳感器需要與納米技術的聯用以滿足對小分子物質檢測的靈敏度要求，另外，SPR芯片需要被進一步優化，以降低實驗成本。
1.5 表麵增強拉曼光譜適配體傳感器
表麵增強拉曼光譜(surface enhanced Raman spectroscopy，SERS)技術是一種基於光的非彈性散射的光譜技術，被廣泛應用於食品安全和生物分析領域[56]。與常規的拉曼光譜相比，SERS光譜強度能高出4～6個數量級左右。近幾年，MENG等基於DNA序列連接金納米粒子間的拉曼熱點構建了一種表麵增強拉曼光譜適配體檢測水產品中土黴素。該方法將拉曼信號分子修飾在Au NPs的表麵，當有目標物OTC存在時，適配體序列優先與OTC結合，導致13 nm的Au NPs更接近80 nm的Au NPs，拉曼強度因生成的熱點增強而增加。在最佳條件下，該方法具有4.60×10-2～4.60×102 fg/m L的線性範圍，LOD低至4.35×10-3 fg/m L。LI等[38]研究出一種基於磁性納米球靶向功能的SPR適配體傳感器檢測四環素。該傳感器將適配體修飾在共軛磁鐵礦膠體納米晶體簇-聚甲基丙烯酸磁性納米球上，將適配體互補序列(c DNA)修飾在Au/PATP/Si O2(APS)上，適配體與目標物的結合導致c DNA-APS遊離於上清液中，產生較強的拉曼信號。在最佳條件下，該方法具有0.001～100 ng/m L的線性範圍，LOD低至0.001 ng/m L。盡管這2個適配體傳感器可以提供靈敏的檢測，但整體成本很高，限製了其實際應用。
2 結束語
由於四環素類抗生素的廣泛使用直接或間接危害到人們的身體健康，因此建立簡單、靈敏且快速的四環素類抗生素檢測方法尤為重要。核酸適配體具有高靈敏度、高選擇性、易於合成、批次差異小等優點，被廣泛用於構建光學、電化學等各類生物傳感器檢測四環素類抗生素，但是核酸適配體的應用方麵也麵臨著一些問題。複雜的基質可能會影響適配體與目標物的結合效率，故而樣品前處理是核酸適配體傳感器發展需要注意的重要問題。為提高方法的靈敏度，引入催化發夾自組裝反應、雜交鏈式反應、滾環擴增反應等核酸擴增技術以實現信號放大，對適配體應用的發展具有重要意義。同時，將適配體應用於試劑盒、試紙條、智能手機等便攜式快速檢測產品的開發是適配體未來的發展趨勢。提高適配體的篩選水平，建立高通量、多目標物檢測方法，仍是科研工作者未來需努力的方向。
聲明：本文所用圖片、文字來源《食品安全質量檢測學報》，版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題，請與本網聯係刪除
相關鏈接：納米，四環素，氯黴素
