基于BSA NPs-MnO2 NS无标记荧光偏振技术的高效检测食品添加剂新方法

针对传统荧光偏振(FP)技术依赖抗体/适配体及荧光标记的局限性，研究人员开发了一种基于牛血清白蛋白纳米颗粒(BSA NPs)与二氧化锰纳米片(MnO2 NS)的无标记FP检测平台，实现了葡萄糖、胆碱和乳酸的同步检测，检测限分别达0–200 μM、0–800 μM和0–200 μM，为食品添加剂监测提供了低成本、高通用性的新策略。

　　

荧光偏振技术自1926年由Perrin提出以来，已成为生物检测的重要工具，但其应用长期受限于两大瓶颈：一是必须预先获得高亲和力的抗体或适配体，二是需对检测分子进行荧光标记。这些要求不仅提高了检测成本，更限制了该技术在未知靶标或复杂基质中的适用性。食品添加剂如葡萄糖、胆碱和乳酸的实时监测对食品安全至关重要，但现有方法难以兼顾灵敏度、通用性和经济性。

为解决这一难题，湛江市中心人民医院的研究团队创新性地将牛血清白蛋白纳米颗粒(BSA NPs)与二氧化锰纳米片(MnO₂ NS)结合，构建了无标记荧光偏振(FP)检测平台。相关成果发表在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》上。研究团队通过乙醇诱导蛋白质变性和戊二醛交联制备BSA NPs，采用氧化还原法合成MnO₂ NS，利用二者相互作用实现信号放大，并通过H₂O₂响应性降解建立检测机制。

主要技术方法

1. 纳米材料制备：通过蛋白质自组装合成BSA NPs，化学氧化法构建MnO₂ NS二维结构
2. 光谱表征：采用荧光光谱和偏振光谱分析材料光学特性
3. 酶催化反应体系：利用葡萄糖氧化酶(Gox)、胆碱氧化酶(Cox)和乳酸氧化酶(Lox)转化底物产生H₂O₂
4. 实际样本检测：应用于牛奶等食品基质的添加剂分析

研究结果

Abstract
研究证实BSA NPs在360 nm激发下产生510 nm荧光但FP信号较弱，而MnO₂ NS通过吸附作用显著增强其FP信号。当H₂O₂存在时，MnO₂ NS被降解导致信号减弱，据此建立定量模型。

Introduction
系统阐述了FP技术原理及现有方法的局限性，创新性提出利用纳米材料体积效应替代传统分子标记策略，通过氧化酶级联反应拓展检测范围。

Reagents and instruments
选用分析级试剂，确保BSA NPs和MnO₂ NS的合成重现性，采用荧光偏振仪实现高精度信号采集。

The synthesis of BSA NPs and MnO₂ NS
透射电镜显示BSA NPs呈均匀球形，MnO₂ NS为典型二维片层结构。荧光光谱证实BSA NPs具有稳定发射特性，偏振实验验证MnO₂ NS可使FP值提升3.8倍。

Conclusion
该研究成功构建了首个基于蛋白质纳米颗粒的无标记FP检测体系，对葡萄糖、胆碱和乳酸的检测限分别达到5.2 μM、18.7 μM和7.4 μM，显著优于传统免疫分析法。

这项研究的突破性在于完全摒弃了抗体/适配体依赖模式，通过"纳米材料体积效应+酶催化信号转换"的双重创新，为复杂基质中小分子检测提供了普适性平台。特别是将食品添加剂检测成本降低约60%，且无需复杂样本前处理，在乳制品质量监控、临床代谢物筛查等领域具有重大应用价值。研究团队特别指出，该策略可进一步拓展至其他氧化酶底物检测，为开发新一代多功能生物传感器奠定基础。