基于双功能二氧化硅磁性纳米探针的磁性富集辅助荧光侧向流适体传感器检测牛奶中赭曲霉毒素M1

《Analytica Chimica Acta》：Magnetic Enrichment-Assisted Fluorescent Lateral Flow Aptasensor Using Dual-Functional Silica Magnetic Nanoprobes for Detection of Aflatoxin M 1 in Milk

　　

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  开发了一种竞争型荧光侧向层析适配体传感器，用于快速检测AFM₁。
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  荧光二氧化硅-磁性纳米探针可实现磁性富集与荧光信号的同时检测。
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  基于适配体的识别确保了对复杂乳制品基质中AFM₁的高特异性。
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  磁预富集提高了灵敏度、重现性和对基质效应的耐受性。
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  该便携式平台可进行现场简易筛查，兼具目视判读与定量读出功能。

引言

黄曲霉毒素M₁（AFM₁）是黄曲霉毒素B₁的羟基化代谢产物，由摄食受污染饲料的泌乳动物产生，常检出于牛奶及乳制品中^{1, 2}。由于其潜在的健康危害，AFM₁在乳制品中受到严格监管，各地区监管机构均制定了最大允许限量标准。尽管采取了上述监管措施，AFM₁污染仍是一个持续存在的问题，凸显了对灵敏、可靠且实用的分析方法用于乳制品常规监测的迫切需求^{3, 4, 5}。

侧向层析检测（LFA）凭借其简便性、便携性和快速响应，已成为现场检测AFM₁的理想平台。这类纸基装置通常由样品垫、结合垫、含测试线和对照线的硝酸纤维素膜以及促进毛细管驱动迁移的吸收垫组成^{6, 7, 8}。在操作过程中，含分析物的样品沿试纸条迁移，并与标记探针及固定的识别元件相互作用，通过比色、荧光或化学发光报告产生可检测信号。得益于低成本、对仪器要求极低以及操作简便等优势，LFA已广泛应用于食品安全、临床诊断和环境监测领域^{9, 10}。然而，传统基于金纳米颗粒的LFA通常仅提供定性或半定量结果，限制了其在AFM₁等痕量污染物检测中的应用^{11, 12}。荧光LFA通过采用荧光纳米材料作为信号报告器，可提供更高的灵敏度和定量能力^{13, 14}。然而，这类系统中常用的抗体识别元件可能存在批次差异大、稳定性有限以及生产成本高等问题^{15, 16}。适配体作为合成识别分子，具有高亲和力、优异的化学稳定性、良好的重现性和便捷的制备方式，使其成为先进LFA开发的有前景的替代方案^{17, 18, 19}。

将适配体与功能纳米材料相结合，进一步扩大了LFA的应用能力。荧光二氧化硅纳米颗粒因其高荧光强度、光稳定性和丰富的表面化学修饰能力，作为信号转换器引起了广泛关注^{20, 21, 22}。此外，磁-荧光纳米结构的开发为传感平台引入了附加功能，如磁性富集和目标捕获效率的提升^{23, 24}。然而，在单一纳米探针中有效整合磁性富集、荧光信号产生和适配体介导的识别仍然面临挑战，需要合理的纳米尺度设计才能实现可靠的AFM₁检测。

本文开发了一种磁性富集辅助的竞争型荧光侧向层析适配体传感器，基于适配体功能化的荧光二氧化硅-磁性纳米探针（FSMN），用于牛奶中AFM₁的检测。FSMN通过将罗丹明B异硫氰酸酯（RBITC）封装于包覆多核铁氧化物纳米颗粒的二氧化硅壳层中构建而成，随后与AFM₁特异性适配体共价偶联。该双功能纳米探针在一个平台上集成了荧光信号、磁性富集和特异性分子识别功能。在竞争测定模式下，FSMN-适配体探针与测试线上固定的AFM₁-BSA偶联物竞争结合，产生浓度依赖性的荧光响应，而基于链霉亲和素的对照线则确保测定可靠性。该平台在牛奶样品中展现了优良的分析性能，通过结合磁性操控与荧光侧向层析检测，为AFM₁监测提供了一种实用策略。

各节摘要

材料

本研究中使用的所有化学品均为分析纯，未经进一步纯化直接使用。六水合三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）、七水合硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O）、氢氧化铵溶液（NH₄OH，25%）、正硅酸四乙酯（TEOS）、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷（APMS）、环己烷和罗丹明B异硫氰酸酯（RBITC）均购自Sigma-Aldrich公司（美国）。乙醇及其他溶剂均为分析纯。使用超纯去离子水（18.2 MΩ·cm）

检测原理

本研究中开发的荧光侧向层析适配体传感器（LFA）采用竞争测定模式结合比率荧光分析用于AFM₁检测。该传感平台基于多功能荧光二氧化硅-磁性纳米探针（FSMN），由掺杂罗丹明B的二氧化硅壳层提供荧光信号、嵌入的Fe₃O₄磁性组分实现磁性富集、以及表面固定的AFM₁特异性适配体实现分子识别组成。如图

结论

本研究成功开发了一种基于适配体功能化二氧化硅-磁性纳米探针（FSMN-Apt）的竞争型荧光侧向层析适配体传感器，用于牛奶中AFM₁的检测。磁性富集与适配体识别的协同整合实现了高效的目标捕获并提升了测定性能，线性检测范围为0.01-50 ng/mL，检测限为0.21 ng/mL。双功能FSMN-Apt探针兼具磁性富集与

作者贡献声明（CRediT）

Yajun Gao：验证、监督。Zhouping Wang：验证、监督、项目管理。Lixia Xiao：项目管理、方法论。Zhenquan Yang：资源、项目管理。Khubaib Ali：撰写——审阅与编辑、软件。Jayasuria Pathmamamli：撰写——审阅与编辑。Ali Raza：撰写——审阅与编辑、数据整理。Faizan Ul Haq：撰写——原稿撰写、方法论、调查研究、形式分析

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能对本研究所报告的工作产生影响。

致谢

本工作得到江苏省研究生研究与实践创新计划（KYCX24_3870）、江苏省高校自然科学基金（19KJB550002）、国家重点研发计划（2025YFF1107505）、国家自然科学基金（32372423和32302190）以及江苏省科技计划项目（BE2022324）的资助。

Faizan Ul Haq|Ali Raza|Khubaib Ali|Jayasuria Pathmamamli|Lixia Xiao|Zhenquan Yang|Yajun Gao|Zhouping Wang