便携式ZnO纳米花修饰MIPs-FL传感器用于牛奶乳铁蛋白的现场快速检测

乳铁蛋白(Lf)检测对乳品行业至关重要，但现有方法成本高、操作复杂。兰州大学团队开发了一种基于ZnO纳米花修饰玻片的便携式分子印迹荧光传感器(MIPs-FL)，实现了牛奶中Lf的无预处理快速检测，印迹因子达9.05，检测限0.0207 mg/mL，为中小牧场提供了经济高效的解决方案。

　　

乳铁蛋白(Lactoferrin, Lf)作为牛奶中重要的功能性糖蛋白，不仅是婴幼儿配方奶粉的关键营养素，更是牛乳腺炎的生物标志物。然而传统检测方法如酶联免疫吸附试验(ELISA)和表面增强拉曼散射(SERS)依赖昂贵仪器，让中小型牧场望而却步。更棘手的是，蛋白质分子固有的结构不稳定性和大分子量，使得常规分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology, MIT)难以奏效。这种检测困境直接影响了乳品质量监控和食品安全保障。

针对这一挑战，甘肃农业大学的研究团队创新性地将氧化锌(ZnO)纳米花与表面分子印迹技术相结合，开发出首个便携式玻片基荧光传感器。该装置通过在ZnO纳米花修饰的玻片上构建Lf特异性印迹薄膜，巧妙利用印迹空腔实现靶标识别，同时借助ZnO的荧光增强效应进行定量分析。研究显示，该传感器对Lf的印迹因子(Imprinting Factor, IF)高达9.05，结合亲和力达356.34 mL/g，在0.0625-1.00 mg/mL范围内呈现优异线性(r>0.9680)，且能直接检测未经处理的牛奶样本。

关键技术包括：1) ZnO纳米花在玻片表面的可控生长技术；2) 表面分子印迹聚合物(MIPs)薄膜的低温原位聚合工艺；3) 基于荧光增强效应的定量检测模型。研究团队从甘肃当地牧场获取10份牛奶样本进行验证，结果显示该方法与标准HPLC检测结果高度一致。

【Reagents and instrumentation】
研究选用普通玻片作为基底，通过酸碱处理获得超洁净表面。ZnO纳米花采用水热法合成，其独特的3D结构大幅增加比表面积。关键单体丙烯酰胺(AM)与交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)在低温下引发聚合，形成具有Lf特异性识别位点的MIPs薄膜。

【The preparation and characterization of the detection device】
表征数据表明，ZnO纳米花的荧光量子产率较传统材料提升3倍，MIPs薄膜厚度精确控制在200 nm以内。竞争实验证实，该传感器对结构类似物转铁蛋白(TRF)的交叉反应性<5%，展现出卓越的选择性。

【Conclusion】
这项研究突破性地解决了蛋白质分子印迹中的传质阻力难题，首创将低成本玻片转化为智能传感界面。相比传统方法，检测成本降低90%，操作时间从数小时缩短至15分钟。特别值得注意的是，该传感器在实地测试中表现出优异的抗干扰能力，即使在高脂牛奶基质中仍保持稳定性能。

研究者指出，这种"基材功能化-表面印迹-光学检测"三位一体的设计策略，为食品中有害物质(如农药残留、抗生素)的现场检测开辟了新途径。正如通讯作者Run-tian Ma强调的，这项技术有望成为食品安全监测领域的"便携实验室"，从根本上改变偏远地区牧场质量控制的现状。论文发表于食品化学领域顶级期刊《Food Chemistry》，已获国家自然科学基金(21804135)等多项资助支持。