表面等离子共振(SPR)生物传感器 2010

A rapid optical immunoassay for the screening of T-2 and HT-2 toxin in cereals and maize-based baby food.

Talanta Meneely JP, Sulyok M, Baumgartner S, Krska R, Elliott CT
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组成图示

A rapid optical immunoassay for the s... 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

T-2 毒素(T-2 toxin)、HT-2 毒素(HT-2 toxin);样品基质:小麦(wheat)、早餐谷物(breakfast cereal)、玉米基婴儿食品(maize-based baby food)

检测原理

本方法为竞争性 SPR 免疫分析。CM5 芯片经 EDC/NHS 活化后接枝 jeffamine 伯胺,并用乙醇胺封闭;HT-2 经 CDI 形成活性 carbamate,与表面伯胺共价固定,形成捕获配体。检测时,样品提取液与抗 HT-2 单克隆抗体预先混合,样品中的 T-2 或 HT-2 与抗体结合,使抗体与芯片上固定 HT-2 的结合减少,SPR 响应单位(RU)下降。抗体对 HT-2 交叉反应为 100%,对 T-2 为 92%–121%,对其他单端孢霉烯族毒素无交叉反应。信号直接来自抗体结合质量变化,无酶促放大;按 0–80 ng/mL(谷物当量 0–1000 µg/kg)校准曲线进行半定量。

检测灵敏度

LOD: 25 µg kg−1(婴儿食品、早餐谷物);26 µg kg−1(小麦);校准范围: 0–80 ng mL−1(谷物当量 0–1000 µg kg−1);R² = 0.99(SPR 与 LC–MS/MS 比较)

效应效果

该抗体对 HT-2 在缓冲液及三种基质中交叉反应均为 100%,对 T-2 分别为 92%、121%、117% 和 110%(缓冲液、婴儿食品、早餐谷物、小麦),对其他单端孢霉烯族毒素无可测交叉反应。方法内 RSD 为 0.97%–6.3%,批间 RSD 为 0.08%–6.8%;加标回收率 88%–128%。单个流路可完成 300 次以上分析循环且信号无明显衰减,40 次连续空白分析基线漂移约 80 RU、样品响应漂移约 66 RU。与 LC–MS/MS 比较 R²=0.99,未出现假阴性。方法快速、简便、成本低,适合谷物和婴儿食品中 T-2+HT-2 总和筛查。

传感器的构成

  • 基底/换能器:CM5 传感器芯片(Biacore Q SPR 换能器,提供表面等离子共振信号)
  • 活化层:EDC/NHS 混合液(0.4 M EDC/0.1 M NHS)活化芯片羧基,形成活性酯
  • 胺接枝层:jeffamine(2,2'-(ethylenedioxy)bis(ethylamine))接枝于芯片表面,提供与毒素反应的伯胺
  • 封闭层:1 M ethanolamine(pH 8.5)封闭未反应位点
  • 固相识别元件:HT-2 毒素衍生物(HT-2 carbamate,经 CDI 活化)共价固定于胺层,作为捕获配体
  • 流动相识别元件:抗 HT-2 单克隆抗体(mAb,1:200 稀释于 HBS-EP),与样品中 T-2/HT-2 竞争结合
  • 再生液:250 mM HCl/0.5% SDS 脉冲再生芯片表面
  • 缓冲介质:HBS-EP 缓冲液,维持抗体结合与 SPR 检测环境

中文摘要

本研究建立了一种基于表面等离子共振(SPR)的快速筛查方法,用于同时检测天然污染谷物及玉米基婴儿食品中的 T-2 毒素和 HT-2 毒素。传感器芯片采用 HT-2 毒素衍生物与单克隆抗体进行竞争性免疫分析。该抗体以 HT-2 为免疫原制备,对 T-2 具有高度交叉反应,而对其他常见单端孢霉烯族毒素无交叉反应。样品经 40% 甲醇简单提取后直接上机分析。在婴儿食品、早餐谷物和小麦基质中,检出限分别为 25、25 和 26 µg/kg。方法内精密度(n=6)以相对标准偏差表示:早餐谷物 100 µg/kg 为 2.8%、200 µg/kg 为 1.8%;小麦 50 µg/kg 为 4.6%、100 µg/kg 为 3.6%;婴儿食品 25 µg/kg 为 0.97%、50 µg/kg 为 6.3%。批间精密度(n=3)分别为 6.7%、3.9%(早餐谷物),3.3%、1.6%(小麦),6.8%、0.08%(婴儿食品)。该方法快速、简便,可用于谷物和婴儿食品中 T-2/HT-2 总和的筛查。

英文摘要

A rapid surface plasmon resonance (SPR) screening assay has been developed for the combined detection of T-2 and HT-2 toxins in naturally contaminated cereals using a sensor chip coated with an HT-2 toxin derivative and a monoclonal antibody. The antibody raised against HT-2 displayed high cross-reactivity with T-2 toxin while there was no cross-reaction observed with other commonly occurring trichothecenes. A simple extraction procedure using 40% methanol was applied to baby food, breakfast cereal, and wheat samples prior to biosensor analysis. Limits of detection (LOD) for each matrix were determined as 25 microg kg(-1) for baby food and breakfast cereal and 26 microg kg(-1) for wheat. Intra-assay precision (n=6) was calculated for each matrix. The results were expressed as the relative standard deviation and determined as 2.8% (100 microg kg(-1)) and 1.8% (200 microg kg(-1)) in breakfast cereal, 4.6% (50 microg kg(-1)) and 3.6% (100 microg kg(-1)) in wheat and 0.97% (25 microg kg(-1)) and 6.3% (50 microg kg(-1)) in baby food. Between run precision (n=3) performed at the same levels yielded relative standard deviations of 6.7% and 3.9% for breakfast cereals, 3.3% and 1.6% for wheat and 6.8% and 0.08% for baby food, respectively.