综述:基于适配体的传感器与食品源汞污染问题

【字体: 时间:2025年09月05日 来源:International Journal of Environmental Analytical Chemistry 2.5

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了汞离子(Hg2+)的高毒性特征及其在食物链中的累积风险,重点介绍了适配体生物传感器(aptasensor)在电化学(EC)、荧光(FL)、比色法(Colorimetric)、表面增强拉曼散射(SERS)等检测平台中的集成应用,为环境汞污染监测提供了高特异性、低成本的解决方案。

  

汞污染的毒性机制与检测挑战

汞离子(Hg2+)因其与含硫化合物(如巯基)的高亲和力,可在生物体内引发蛋白质变性和酶失活。工业排放导致的水体和土壤污染,使其通过食物链(尤其是鱼类)在人体蓄积,诱发神经退行性疾病和肾脏损伤。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)虽准确但设备昂贵,亟需开发便携式检测技术。

适配体传感器的技术优势

基于核酸适配体(aptamer)的传感器通过特异性识别Hg2+的T-Hg2+-T错配结构,实现了超灵敏检测(检出限达nM级)。其优势包括:

  1. 1.

    电化学平台:通过金电极表面适配体构象变化产生电流信号,适用于现场检测;

  2. 2.

    荧光标记:使用FAM或TAMRA荧光团,Hg2+结合后触发荧光猝灭或增强;

  3. 3.

    比色法:纳米金颗粒(AuNPs)聚集导致颜色由红变蓝,肉眼可辨;

  4. 4.

    SERS技术:通过拉曼信号放大实现单分子检测,但需优化基底稳定性。

多平台联用与未来方向

表面等离子体共振(SPR)和石英晶体微天平(QCM)可实时监测结合动力学,而微流控芯片整合多种技术有望提升通量。当前挑战在于抗干扰能力(如共存金属离子)和复杂基质(如血液、海鲜)中的适用性。未来或可通过机器学习优化适配体序列(如增加硫代修饰)以提升选择性。

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