基于荧光量子点的食品中痕量危害残留物检测新方法建立及应用研究

论文摘要

本论文以半导体荧光纳米晶体（又名量子点）在食品安全分析检测领域的应用为背景,研究了将具有良好荧光性能的量子点作为荧光标记物用于食品安全定量及定性分析检测的科学问题,建立了一系列用于食品安全痕量危害残留物快速、超灵敏、高通量分析检测的新方法。一方面,通过化学方法将变性BSA（BSA）包裹在荧光量子点（CdTe）的表面,得到表面保护的荧光量子点且提高了荧光量子点的荧光性能。将表面保护的荧光量子点通过化学交联的方法进行抗体的荧光标记。将该荧光标记抗体应用于微流控芯片检测。在微流控芯片中,基于竞争免疫反应的模式,在微流控芯片中将荧光标记抗体-包被原复合物及荧光标记抗体-抗原复合物通过微通道分离后,再通过激光诱导荧光进行检测。通过荧光标记抗体读出信号与目标物氯硝西泮浓度之间的关系,建立氯硝西泮检测的标准曲线。再通过实际添加样品中氯硝西泮的检测,实现基于荧光量子点标记的微流控芯片检测新方法的建立。其次,研究了基于生物素化的变性BSA（biotin-dBSA）对荧光量子点的包裹实验,使荧光量子点的表面得到保护从而增强其荧光。在此基础上通过生物素与亲和素（avidin）间的特异性作用,形成荧光量子点聚集体,使其荧光效应得到了进一步增强。将制备的荧光量子点聚集体作为荧光标记物应用于Western Blot实验中,生物素化二抗的荧光标记,从而实现了基于Western Blot的蛋白质的超痕量检测。再者,建立了基于磁性纳米粒子和金纳米粒子探针的流动注射分析检测技术,结合实时荧光PCR对实验过程中核酸探针的量进行定量分析从而实现目标检测物MQCA的超灵敏定量分析,检测灵敏度达到1.4 aM完全满足MQCA的检测需求。在此基础上,将荧光量子点应用于用于核酸检测的经典方法-聚合酶链反应中。通过在聚合酶链反应的体系中加入适量的荧光量子点,可以达到对聚合酶链反应过程中的非特异性扩增起到优良的抑制作用。同时对加入体系的荧光量子点的浓度,不同退火温度,以及不同扩增长度下量子点对非特异性扩增的抑制作用。同时,从三方面对量子点抑制非特异性扩增的可能性原理进行了理论解释,对指导今后量子点在聚合酶链反应中的实际应用提高了有力的理论支撑。最后,构建了基于微流体加工技术和荧光量子点的荧光编码微球的制备方法。制备了基于荧光量子点的荧光编码微球,对制备过程中影响荧光编码微球形貌和尺寸的关键因素进行了探讨,并对所制备的荧光编码微球进行了表征。同时,对所制备的荧光编码微球的荧光信号进行了解析,并得到了很好的解析结果。所制备的荧光编码微球,有望在高通量检测新方法的建立方面进行广泛的推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 食品安全定义
• 1.2 食品安全现状
• 1.3 国内外食品安全检测现状
• 1.4 传统食品安全检测方法
• 1.5 纳米技术研究背景
• 1.6 半导体荧光量子点
• 1.7 荧光量子点的表面修饰及应用研究
• 1.8 本论文的选题及设计思路
• 1.9 本课题研究的主要内容
• 第二章 基于荧光量子点的微流控芯片镇定剂残留快速超灵敏检测新方法研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 仪器和设备
• 2.2.2 主要材料和试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 荧光量子点的合成
• 2.3.2 变性BSA 包裹荧光量子点
• 2.3.3 7-氨基氯硝西泮抗体的量子点标记
• 2.3.4 微流控芯片的设计及制备
• 2.3.5 7-氨基氯硝西泮的检测
• 2.3.6 实际样品的处理和检测
• 2.3.7 检测结果的确证
• 2.4 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于荧光量子点的蛋白质超痕量检测新方法的建立
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 仪器和设备
• 3.2.2 主要材料和试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 荧光量子点的合成
• 3.3.2 变性BSA 的生物素化
• 3.3.3 荧光量子点的包裹及荧光量子团的制备
• 3.3.4 基于荧光量子点的目标蛋白的检测
• 3.3.5 实际样品的检测及添加回收率测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于聚合酶链反应的检测新方法研究及量子点在聚合酶链反应中优化应用研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 仪器和设备
• 4.2.2 主要材料和试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 磁性纳米粒子的制备
• 4.3.2 荧光量子点的合成
• 4.3.3 金纳米粒子的合成
• 4.3.4 抗原在磁性纳米粒子表面的固定
• 4.3.5 金纳米探针的制备
• 4.3.6 基于流动注射系统的MQCA 免疫分析方法建立
• 4.3.7 基于rt-PCR 的核酸定量分析
• 4.3.8 实际样品检测
• 4.3.9 构建用于荧光量子点优化的PCR 体系
• 4.3.10 量子点对PCR 非特异性扩增的优化
• 4.3.11 量子点对不同退火温度条件下PCR 非特异性扩增的优化
• 4.3.12 量子点对不同扩增长度条件下PCR 非特异性扩增的优化
• 4.3.13 量子点对PCR 扩增效率的影响
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 基于聚合酶链反应的MQCA 检测新方法建立
• 4.4.2 荧光量子点在聚合酶链反应中优化应用研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于荧光量子点的荧光编码微球探针研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 仪器和设备
• 5.2.2 主要材料和试剂
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 荧光量子点的合成
• 5.3.2 荧光编码微球的制备
• 5.3.3 荧光编码微球的表征
• 5.4 结果与讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结及今后工作建议
• 本论文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 附录