近年来,荧光传感检测方法因具有快速响应、低成本、高灵敏度和高选择性等特点引起人们的关注和研究兴趣
[1]。金属纳米团簇(MNCs)
[2-3]、碳点(CDs)
[4-5]和量子点(QDs)
[6-7]等功能或复合纳米材料,已被应用于构建荧光传感探针。由于制备简单、易于表面功能化、 生物相容性好及优异的光致发光性能等因素,MNCs作为一种新兴的荧光纳米材料,正日益受到研究者们的关注
[2,8]。MNCs是一种由数个至数百个原子构成的水溶性分子聚集体,其尺寸大小介于单一原子或分子与大颗粒之间,形成了一种特殊的尺寸过渡状态。这些MNCs粒子在尺寸接近电子费米波长时,呈现出与分子性质类似的特性,从而发挥出过渡的桥梁作用,弥补了单个金属原子与金属纳米颗粒之间的过渡形式
[9-11]。由于金属纳米团簇(MNCs)能级离散性,其与较大尺寸的金属纳米颗粒在化学性质、光电子学等方面存在显著差异,如荧光和光致发光性能。不同类型的MNCs中,DNA-金属纳米团簇(DNA-MNCs)因其高量子产率、优良的生物相容性和稳定性、易于合成、荧光发射波长可调等特性而受到广泛关注。DNA-MNCs已被应用于化学生物传感、光电催化、生物医学及成像等多个领域
[12-15]。
由于工农业不可持续发展引起生态系统中水污染物浓度增加,进而引发或加剧蓝藻水华形成,这对淡水生态系统及公众健康构成严重威胁
[16-17]。蓝藻水华暴发期间,水体中会释放各种不同环境毒素,如微囊藻毒素(MC)、蚜虫毒素、结瘤菌素等细胞内毒素。其中,微囊藻毒素-LR(MC-LR)是最具代表性且具有最高浓度和最强毒性的微囊藻毒素。MC-LR是一种七肽单环肝毒素,具有极强的致癌性,并且不易被常规蛋白质或多肽水解酶降解
[18]。近年的研究表明,MC-LR能够抑制肝细胞内蛋白磷酸酶的活性,进而诱导细胞角蛋白发生过度磷酸化,这一过程最终导致动物出现肝功能衰竭
[19]。因此,世界卫生组织(WHO)设定生活饮用水中MC-LR的最高浓度限值为1 μg/L
[20]。同时,由于MC-LR通常存在于各种湖泊和水体中,使得水体中的水生食物容易受到MC-LR的污染。因此,迫切需要建立一种选择性、灵敏度和准确度高的方法,以检测不同水体及水生食品中MC-LR的含量。近年来,研究人员已发展出多种检测方法,以实现对MC-LR的准确监测。这些方法包括高效液相色谱法(HPLC)
[21-22]、酶联免疫吸附检验法(ELISA)
[23-24]、蛋白磷酸酶抑制检验法(PPIA)
[25],以及电化学、比色和荧光传感分析法
[26-30]等。然而,这些检测方法大多需要昂贵的仪器设备和专业的操作人员,且分析过程耗时较长,一定程度上限制了这些方法的推广和普及。
本工作以DNA寡核苷酸链为模板,采用化学氧化还原法合成dsDNA-AgNCs,并结合AuNRs构建荧光适体探针,以实现对MC-LR的荧光传感分析。实验设计了3条DNA核苷酸链,以2条富含C碱基且与MC-LR适配体互补的ssDNA为模板,合成具有红色荧光特性的ssDNA-AgNCs。这些ssDNA-AgNCs分别与适配体杂交形成dsDNA-AgNCs,后者则通过静电相互作用力与AuNRs结合,从而产生荧光共振能量转移现象,导致dsDNA-AgNCs体系荧光淬灭。分析物MC-LR能够与适体特异性结合,导致dsDNA-AgNCs结构解体及探针荧光恢复。基于此,构建一种“off-on”型荧光适体探针,以实现对水体中MC-LR的灵敏和准确检测。