《Talanta》：An orientation-controlled molecularly imprinted paper-based fluorescent sensor for turn-on detection of ochratoxin A
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检测基于分子印迹聚合物（MIPs）的OTA分析技术存在空腔无序问题，本研究提出LMOF@纸张印迹传感器（FP@Eu-DCBA@MIP）通过OTA-CD假模板定向表面印迹策略，实现OTA高选择性吸附（印迹因子3.6）和低检测限（0.00352 mg/L），成功应用于复杂食品基质检测。
王东辉|冯家伟|李宁宁|刘圆圆|卢青青|李阳|张一鸣
浙江农业与食品大学食品与健康学院，中国杭州市，311300
摘要
基于分子印迹聚合物（MIPs）的检测技术已被开发用于分析赭曲霉毒素A（OTA），这是一种高毒性的食品污染物。然而，传统的MIPs由于印迹腔体结构无序，导致其分析性能较差。本文首次提出了一种基于发光金属有机框架（LMOF）的纸基印迹传感器（FP@Eu-DCBA@MIP），通过使用虚拟模板衍生化的定向表面印迹策略实现了高效的OTA分析。在印迹过程中引入含有顺式二羟基基团的虚拟模板（OTA-CD），使得FP@Eu-DCBA@MIP具有有序的识别腔体。与非印迹材料（FP@Eu-DCBA@NIP）相比，FP@Eu-DCBA@MIP表现出更好的吸附能力（58.82 mg g-1）和选择性（印迹因子：3.6）。LMOF（Eu-DCBA）作为检测单元，通过Eu-DCBA与OTA之间的天线效应，赋予FP@Eu-DCBA@MIP良好的OTA检测灵敏度（检测限：0.00352 mg L-1）。该传感器还成功应用于食品样品中的OTA分析，展示了FP@Eu-DCBA@MIP在复杂基质中检测OTA的潜力。
引言
霉菌毒素是由真菌产生的有毒次级代谢产物，广泛存在于食品和环境中。它们的污染已成为食品安全和公共卫生的全球性问题。全球食品作物中霉菌毒素的检出率在60%到80%之间，每年造成约9.32亿美元的经济损失[1]，[2]。因此，有效预防和控制霉菌毒素污染对于保障人类健康具有重要意义。其中，赭曲霉毒素A（OTA）属于2B类致癌物，由于其优异的化学和热稳定性而具有很高的抗降解性。鉴于微量OTA可能对人类和动物健康构成严重威胁，系统性的OTA分析研究至关重要。目前的OTA分析技术主要包括仪器方法（如色谱法和质谱法）和免疫测定法（如酶联免疫吸附测定、免疫层析和生物传感器）[3]，[4]，[5]。其中，基于荧光的快速检测方法具有响应速度快和灵敏度高的优势[6]，为高效检测微量OTA提供了有力支持。与基于目标物质内在荧光变化的方法相比，基于荧光探针的策略可以通过调整发射波长和发光机制来最小化背景干扰并提高分析性能。因此，开发高性能荧光探针对于微量OTA分析至关重要。
发光金属有机框架（LMOF）探针是一类新兴的传感材料，在检测各种污染物方面受到了广泛关注[7]。它们具有高度可调的孔隙率和较大的表面积，能够精确设计识别位点，并且出色的可设计性进一步使得荧光特性得以定制。基于这些特性，LMOF探针成为制造高灵敏度和高选择性的传感器的理想候选材料。因此，LMOF探针为检测微量OTA提供了有效的解决方案。无标记的LMOF探针和生物受体修饰的（抗体和肽）LMOF系统都展示了在OTA检测中的有效性[8]，[9]，[10]。然而，它们的识别特异性、检测稳健性和分析灵敏度仍易受基质干扰的影响，限制了其实际应用，并需要进一步优化性能。
分子印迹聚合物（MIPs）是一种仿生材料，能够模拟抗体对抗原的识别机制，具有针对模板分子定制的识别腔体[11]，[12]。与生物识别受体相比，MIPs在恶劣条件下的稳定性更佳，且识别位点可定制。鉴于OTA的高毒性和高成本，虚拟模板印迹技术的发展为OTA分析打开了新的可能性[13]，[14]。当前的策略通常使用模拟OTA的虚拟模板与功能性印迹基底（如MOFs、磁性光子晶体微球等）结合，构建复合MIPs以实现有效的OTA分析[15]，[16]。然而，由于聚合过程中模板取向不受控制，现有OTA印迹材料的识别效率仍然受到限制。有效的印迹需要合理的虚拟模板设计和精确的取向控制[17]。一个设计良好的虚拟模板不仅能够生成互补的印迹腔体，还能通过控制取向优化识别位点的可访问性。
在分子印迹领域，采用固定模板的定向表面印迹策略可以通过将模板分子锚定在基底表面显著提高印迹性能。这种方法提供了高取向性，改善了识别腔体的有序性，并促进了传质效率[18]，[19]。目前，模板主要通过可逆或不可逆共价键进行固定。与不可逆共价键相比，可逆共价键（如亚胺键和硼酯键）具有动态可调性，更有利于模板的固定和去除。这类策略已成功应用于多种目标物质的分析[20]，[21]，[22]。例如，含氨基的化合物可以通过亚胺键固定，而含顺式二醇的分子可以通过硼酸亲和作用固定。由于OTA既不含氨基也不含顺式二醇基团，因此需要合理设计模拟OTA的虚拟模板。因此，将基于虚拟模板衍生化的定向印迹策略与LMOF材料结合，为构建高效的OTA检测系统提供了有前景的途径。然而，据我们所知，尚未探索过结合有序MIPs以实现OTA特异性识别和荧光检测的LMOFs。
在本研究中，通过一种基于硼酸亲和定向表面印迹策略，构建了一种有序的LMOF基纸基印迹传感器，用于微量OTA的分析。通过酰胺化反应合成了含有顺式二醇基团的新型OTA虚拟模板（OTA-CD）。在优化的合成条件下，通过硼酸亲和作用和溶胶-凝胶工艺制备了具有有序印迹腔体的纸基LMOF仿生传感器（FP@Eu-DCBA@MIP）。FP@Eu-DCBA@MIP实现了对OTA的选择性识别和富集。同时，基于FP@Eu-DCBA@MIP建立了一种开启式荧光方法，能够在复杂基质中快速且高灵敏度地检测微量OTA。这项工作不仅为OTA分析提供了一种有效方法，还促进了仿生荧光传感器在微量分析领域的应用。
化学品和仪器
N-苯甲酰-L-苯丙氨酸（BZ-PHE-OH）、1-羟基苯并三唑（HOBt）、3-氨基-1,2-丙二醇、N,N-二异丙基乙胺和T-2毒素（T2）购自Energy Chemical（上海，中国）。六水合硝酸铕、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC•HCl）、三乙胺、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺、N-(三甲氧基硅基)丙基脲（50%甲醇溶液）、三乙氧基异丁基硅烷、甘氨酸（Gly）和氧氟沙星（OFL）购自Maclin
FP@Eu-DCBA@MIP的制备
为了建立基于硼酸亲和定向的印迹系统，合成了含有顺式二羟基的新型OTA虚拟模板。OTA的结构类似物（BZ-PHE-OH）作为分子骨架，通过一步酰胺化反应将顺式二羟基引入BZ-PHE-OH中（图1A）。最终产物（OTA-CD）被用作制备有序MIPs的OTA虚拟模板。使用1H NMR和13C对OTA-CD的精确结构进行了表征
结论
总结来说，本研究提出了一种基于有序LMOF的纸基印迹传感器（FP@Eu-DCBA@MIP），通过基于虚拟模板衍生化的定向印迹策略实现了高效的OTA分析。由于LMOF表面丰富的有序印迹腔体，该传感器表现出优异的吸附能力和OTA识别选择性。同时，基于LMOF的传感器利用OTA与
CRediT作者贡献声明
张一鸣：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。李阳：可视化、实验研究。卢青青：可视化、实验研究。刘圆圆：数据分析、数据处理。李宁宁：实验研究、数据分析。冯家伟：实验研究、数据分析、数据处理、概念构思
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（编号：22406171）、浙江省重点研发计划（2023C02039）以及浙江农业与食品大学科研发展基金的人才启动项目（2022LFR131）的支持。
