基于QU@ZIF-8/PDA纳米球界面增敏的级联微光纤传感器用于乳制品中痕量β-乳球蛋白检测

本研究针对乳制品中痕量β-乳球蛋白（β-Lactoglobulin）检测的灵敏度瓶颈问题，开发了一种基于量子点修饰金属有机框架（QU@ZIF-8）与聚多巴胺（PDA）纳米球界面增敏的反射式级联微光纤传感器。该技术通过纳米材料协同作用显著提升检测限，为食品安全监测提供了新型高灵敏度解决方案。

　　

乳制品过敏是全球范围内日益突出的公共卫生问题，其中β-乳球蛋白作为牛乳主要过敏原，其痕量检测面临巨大挑战。现有检测技术存在设备笨重、前处理复杂、灵敏度不足等缺陷，难以满足现场快速筛查需求。尤其对于热处理后变性的β-乳球蛋白，传统抗体识别方法易出现假阴性。

来自法国巴黎萨克雷大学（Université Paris-Saclay）的研究团队创新性地将光子学传感与纳米材料界面工程相结合，构建了反射式级联微光纤传感器系统。该研究通过量子点（Quantum Dots, QU）与沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）的复合封装，结合聚多巴胺（PDA）的表面修饰，形成了具有多重信号放大效应的纳米增敏界面。相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials》。

关键技术包括：1）微流控辅助光纤拉锥技术制备级联锥形传感结构；2）QU@ZIF-8/PDA纳米球的自组装界面构建；3）全内反射荧光（TIRF）信号采集系统；4）采用市售灭菌牛奶作为实际样本进行验证。

【材料设计与表征】

通过时间分辨荧光光谱证实QU@ZIF-8复合材料将量子点荧光寿命延长至28.7 ns，PDA涂层使表面粗糙度增加至89.3 nm，二者协同作用使β-乳球蛋白捕获效率提升12倍。

【传感器性能】

在0.1-100 pg/mL线性范围内实现响应，检测限达0.032 pg/mL（较ELISA提升3个数量级），对热变性β-乳球蛋白的识别率保持92.6%。

【实际应用验证】

在巴氏杀菌乳、酸奶等6类商品中加标回收率为85.4-107.2%，与液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）结果一致性达R²=0.991。

该研究突破性地解决了乳制品加工过程中过敏原变构体检测难题，其级联锥形结构设计为其他生物标志物检测提供了普适性技术框架。特别值得注意的是，ZIF-8的分子筛效应可有效排除乳基质干扰，这一特性在复杂食品基质检测中具有重要推广价值。研究团队建议下一步开展便携式设备集成研究，以推动该技术向现场检测场景转化。