表面等离子共振(SPR)生物传感器 2009

Comparison of a fluoroquinolone surface plasmon resonance biosensor screening assay with established methods.

Food additives & contaminants. Part A, Chemistry, analysis, control, exposure & risk assessment Weigel S, Pikkemaat MG, Elferink JW, Mulder PP, Huet AC, Delahaut P, Schittko S, Flerus R, Nielen M
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组成图示

Comparison of a fluoroquinolone surfa... 传感器构成示意图

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传感器类型

表面等离子共振(SPR)生物传感器

检测对象

氟喹诺酮类抗生素(fluoroquinolones, FQs;包括环丙沙星 ciprofloxacin、达氟沙星 danofloxacin、二氟沙星 difloxacin、恩诺沙星 enrofloxacin、氟甲喹 flumequine、马波沙星 marbofloxacin、诺氟沙星 norfloxacin、沙拉沙星 sarafloxacin、依诺沙星 enoxacin、洛美沙星 lomefloxacin、氧氟沙星 ofloxacin、氧喹酸 oxolinic acid);样品基质:禽肉(鸡肌肉)、鱼(虹鳟肌肉/皮肤)、蛋。

检测原理

SPR 法采用竞争免疫格式。CM5 芯片表面固定特定氟喹诺酮衍生物,样品经乙腈提取、氮吹、PBS 复溶和正己烷除脂后,其中的 FQ 与芯片固定衍生物竞争结合定制双功能多克隆抗体。未与样品 FQ 结合的游离抗体结合到芯片表面,使界面质量增加,引起表面等离子共振角/强度变化,由 Biacore Q 读出。样品中 FQ 浓度越高,抗体被竞争占位越多,芯片上结合抗体越少,SPR 响应越低。方法以诺氟沙星校准,按基质 cut-off 进行定性/半定量筛查,无需标记物。

检测灵敏度

ccβ: 0.5 mg/kg(鸡肌肉,诺氟沙星校准);1.5 mg/kg(鱼);1 mg/kg(蛋);多数 FQ 低于 4 mg/kg;氧喹酸 7–14 mg/kg;氟甲喹 52–68 mg/kg。cut-off: 0.5 mg/kg(鸡肌肉)、1.5 mg/kg(鱼)、1 mg/kg(蛋)。

效应效果

SPR 法在禽肉、鱼和蛋中正确识别所有含 FQ 的加标与实际残留样品,包括未授权物质 15 mg/kg 水平,沙拉沙星在鸡肌肉 5 mg/kg 也可检出;对多数化合物灵敏度高于微生物法,且 20 样品批次测量约 4.5 h、当天出结果,而微生物法需 12–16 h、次日结果。LC-MS/MS 可定量至 10 mg/kg 以下,但成本高、耗时长。SPR 法为半定量筛查,交叉反应影响浓度计算,高灵敏度可能产生低于 MRL 的疑似阳性,需确证;单样品成本约 30–50 欧元,低于 LC-MS/MS 的 100–150 欧元。

传感器的构成

  • 换能器/基底:Biacore Q SPR 仪器与 CM5 羧甲基化传感器芯片,提供表面等离子共振检测与羧基功能化表面。
  • 固定层:特定氟喹诺酮衍生物固定于 CM5 芯片表面,作为竞争结合位点。
  • 识别元件:定制双功能多克隆抗体,识别目标氟喹诺酮并可与芯片固定衍生物结合。
  • 缓冲/流动相:PBS(pH 7.4)样品提取液,携带 FQ 和抗体流经芯片表面。
  • 信号读出:SPR 响应随游离抗体在芯片表面结合质量变化,以诺氟沙星校准并按 cut-off 判定。

中文摘要

本研究比较了一种已建立的免疫化学表面等离子共振(SPR)生物传感器筛查法与既有方法在禽肉、鱼和蛋中检测氟喹诺酮(FQ)抗生素残留的性能。以目标基质空白样品分别加标至最大残留限量(MRL)的一半,并用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)确认均一性。将相同加标样品及前期饲喂实验产生的实际残留样品送至三个独立实验室,分别用 LC-MS/MS、微生物抑制法和 SPR 生物传感器法分析。结果表明,SPR 法能正确识别所有含 FQ 的样品,对未授权物质在 15 mg/kg 水平仍可检出,部分化合物灵敏度优于 LC-MS/MS;与微生物筛查法相比,其灵敏度更高且可在当天获得结果,但高灵敏度可能导致低于 MRL 的疑似阳性,需经确证方法确认。

英文摘要

The performance of a previously developed immunochemical biosensor screening method for fluoroquinolone (FQ) antibiotics in poultry muscle, fish and egg was compared with established methods. Blank sample material of the target matrices was individually spiked with the FQs at half maximum residue levels. Homogeneity of the test materials was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS/MS). Identical sets of spiked samples as well as incurred samples from a previous feeding experiment were sent to three independent laboratories and analysed by LC-MS/MS, a microbiological assay and the new biosensor assay. The new method correctly identified all contaminated samples and demonstrated advantages in sensitivity and analysis time compared to the microbiological screening assay.

关键词

表面等离子共振氟喹诺酮生物传感器兽药残留食品筛查免疫传感器