基于硼氮共掺杂碳花状复合材料与Exo III辅助双循环信号放大的新型荧光适体传感器用于食品中丙烯酰胺的高灵敏检测

本文推荐一种基于硼氮共掺杂碳花状复合材料(B/N–C NF)和核酸外切酶III(Exo III)辅助双循环信号放大的新型荧光适体传感器，实现了食品中丙烯酰胺(AA)的超灵敏检测（LOD达1.802 pM）。该研究首次证实B/N–C NF的荧光猝灭效率是纯氮掺杂碳(N–C)的4倍，通过设计三发夹探针与Exo III级联反应构建双重信号放大体系，在咖啡、薯片等实际样品检测中展现出与HPLC-MS/HPLC相当的准确性，为食品安全监测提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究首次开发出基于硼氮共掺杂碳花状复合材料(B/N–C NF)的超高效荧光猝灭剂，其猝灭性能较传统氮掺杂碳(N–C)提升4倍。结合Exo III辅助的双循环信号放大策略，构建了检测限达1.802 pM的"智能锁钥"式荧光适体传感器，成功应用于咖啡、薯片等复杂食品基质中丙烯酰胺的精准监测。

Materials and instruments

实验所用寡核苷酸序列由上海生工生物合成：发夹探针H1（5′-GATT...TCG-3′）、H2（5′-TTCG...AATC-3′）和FAM荧光标记的H3（5′-FAM-CACT...TCGAA-3′）。丙烯酰胺(AA)购自麦克林生化，所有溶液均用超纯水配制。

Characterization of B/N–C NF

如图1所示，扫描电镜(SEM)显示B/N–C NF具有规则的三维花状形貌，透射电镜(TEM)证实其由超薄纳米片自组装形成多层花瓣结构。X射线光电子能谱(XPS)证实硼、氮元素成功掺杂到碳骨架中，这种独特结构赋予材料卓越的荧光猝灭能力。

Conclusion

该传感器通过B/N–C NF的内滤效应(IFE)实现信号转导，结合Exo III对双链DNA的特异性剪切作用，使检测线性范围跨越5个数量级（0.01-500 nM）。在实际样品检测中，与色谱法的结果偏差<8.5%，展现出良好的临床应用前景。