基于金银纳米材料自组装的土霉素SERS检测方法及应用研究

【摘要】：土霉素是四环素类抗生素中的一种,属于广谱抗生素,在医疗制药和畜牧养殖行业应用比较广泛,但是不合理的添加剂量和不完善的处理措施使得土霉素残留成为人们共同关注的问题。人们因食用含有抗生素残留的食品导致抗生素进入体内,对人体的健康造成损害。此外,环境中残留抗生素使得像植物乳杆菌这样的益生菌产生耐药性,这类微生物通过食物链进入人体将抗性基因传递给致病菌,同样给人体健康造成威胁。目前在食品中抗生素残留检测方面,大多存在对样品的前处理要求较高,仪器操作复杂,检测时间较长等问题。在微生物耐药菌株的筛选上,也存在耗时长,容易产生偏差等问题。本实验利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术,结合具有优异SERS增强效应的金银纳米材料,构建了对牛奶中土霉素残留检测的新方法,同时运用SERS技术研究了土霉素对植物乳杆菌生长的影响。主要研究工作如下:首先,建立了基于银纳米材料自组装结构的土霉素SERS检测方法。该方法利用含有土霉素适配体的茎环结构DNA将银纳米棒和银纳米球颗粒进行组装,在靶标土霉素存在条件下,适配体与土霉素特异性结合导致茎环结构断裂,银纳米球向银纳米棒靠近,使得银纳米球表面信号分子4-巯基苯甲酸(4-MBA)SERS信号得到增强。最适条件下,土霉素浓度在4.96×10~-22 fg/mL-4.96×10~2 fg/m L时,浓度的对数值与SERS信号强度具有良好的线性关系,标准曲线为y=4660.35+2139.42x(R~2=0.9984),检测限为0.0373 fg/mL。通过特异性分析和牛奶样品加标回收实验,证明该方法可用于实际样品的检测。其次,建立了基于金银纳米材料自组装结构的土霉素SERS检测方法。该方法是在第一个实验的基础上,对纳米材料进行改进,以银纳米球为基础通过氯金酸与银的置换反应合成空心金纳米球颗粒。在相同的组装模式下,该方法进一步提高了检测灵敏度。在最优实验条件下,土霉素浓度在4.96×10~(-3) fg/m L-4.96×10~2 fg/mL时,浓度的对数值与SERS信号强度具有良好的线性关系,标准曲线为y=1136.31+227.7x(R~2=0.9954),检测限为0.00012 fg/m L。在特异性实验和加标回收实验中,该方法均能得到良好的结果,可用于实际样品的快速检测。最后,基于银纳米棒固相SERS基底研究了土霉素对植物乳杆菌生长的影响。将银纳米棒与石英片进行组装,制备了一种SERS增强效应良好、重复性高的固相基底。将不同浓度的土霉素与植物乳杆菌分别孵育30 min、60 min和90 min,在固相基底上对菌细胞SERS信号进行测定,通过对拉曼光谱的出峰位置和峰强度变化进行分析,研究了不同浓度土霉素在不同时间对植物乳杆菌生长的影响以及菌细胞成分的变化。该方法有利于更好地了解抗生素对微生物的影响,也为微生物耐药性菌株的快速筛选提供了技术支持。