组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
赭曲霉毒素A（Ochratoxin A, OTA）；样品基质：小麦粉/小麦提取物
检测原理
由于OTA为小分子，无法采用夹心法，本传感器采用竞争法。生物素标记的OTA适配体通过生物素-链霉亲和素作用固定于顺磁性微球。样品中游离OTA与固定浓度的OTA-HRP竞争结合适配体：OTA浓度越高，结合到微球上的OTA-HRP越少。经磁分离和洗涤后，微球在磁场下聚集于SPCE表面。加入对苯二酚和H2O2后，HRP催化生成对苯醌（p-BQ）。DPV检测p-BQ的还原电流，因此电流随OTA浓度升高而降低。酶催化反应提供信号放大，Ca2+有助于稳定适配体折叠，DPV提供高灵敏度读出。
检测灵敏度
LOD: 0.07 ± 0.01 ng mL−1；线性范围: 0.78–8.74 ng mL−1；灵敏度斜率: 1.134 ± 0.08 μA ng−1 mL
效应效果
该传感器对OTA具有高度选择性：结构类似物赭曲霉毒素B（OTB）在10^-4–10^2 M范围内无交叉反应；warfarin、L-Phen和HNA在80 ng/mL下对5.5 ng/mL OTA信号无显著干扰。方法重现性RSD低于约8%。在认证小麦材料中，BCR-471测得0.47±0.03 ng/g，B-MYC0880测得2.67±0.21 ng/g；加标回收率约102±6%至104±5%。其检出限优于多克隆抗体安培免疫传感器（0.86 ng/mL），样品处理较HPLC-FLD简单，作者认为可用于小麦中OTA的现场快速筛查。
传感器的构成
- 换能器电极：一次性丝网印刷碳电极（SPCE），碳基工作电极（0.13 cm2）、银基伪参比电极和碳基辅助电极，用于差分脉冲伏安法（DPV）读出
- 磁性捕获载体：链霉亲和素顺磁性微球（saMBs，直径约1.0±0.5 μm），提供适配体固定平台和磁分离功能
- 识别元件：5′生物素标记OTA DNA适配体（5′bi-AptOTA，36-mer），通过生物素-链霉亲和素结合固定于saMBs，特异性识别OTA
- 封闭剂：生物素（biotin，1000 mg/L），封闭saMBs剩余链霉亲和素位点，降低OTA-HRP非特异吸附
- 竞争标记物：OTA-辣根过氧化物酶偶联物（OTA-HRP，1 μg/mL），作为酶标记竞争抗原与游离OTA竞争结合适配体
- 酶反应底物：对苯二酚（hydroquinone，18 mM）和过氧化氢（H2O2，1.1 mM），在HRP催化下生成对苯醌（p-BQ）
- 信号产物：对苯醌（p-BQ），在SPCE工作电极上发生还原反应，产生与OTA浓度负相关的电流信号
- 磁场辅助定位：外部磁块（Idemag NS-35，12,200 G），用于分离微球并使其聚集在SPCE表面
中文摘要
赭曲霉毒素A（OTA）是食品尤其是谷物及其制品中最重要的霉菌毒素污染物之一，许多国家对其限量要求达ppb级。本文报道了一种基于DNA生物素标记适配体的电化学竞争生物传感器，用于检测OTA。将OTA特异性适配体通过生物素-链霉亲和素作用固定于顺磁性微球（MBs）表面，使其与固定浓度的OTA-辣根过氧化物酶偶联物（OTA-HRP）及样品中游离OTA竞争结合。经磁分离和洗涤后，在磁场辅助下将修饰微球定位到一次性丝网印刷碳电极（SPCE）表面，加入酶底物后，用差分脉冲伏安法（DPV）检测酶反应产物。作者还初步测试并比较了SPCE表面直接/间接竞争法和金纳米颗粒适配体方案。优化后的磁性适配体传感器对OTA的线性范围为0.78–8.74 ng/mL，检出限为0.07±0.01 ng/mL，并成功应用于认证及加标小麦提取物，相对标准偏差低于约8%。
英文摘要
Ochratoxin A (OTA) is one of the most important mycotoxin contaminants of foods, particularly cereals and cereal products, with strict low regulatory levels (of ppb) in many countries worldwide. An electrochemical competitive aptamer-based biosensor for OTA is described. Paramagnetic microparticle beads (MBs) were functionalized with an aptamer specific to OTA, and were allowed to compete with a solution of the mycotoxin conjugated to the enzyme horseradish peroxidase (OTA-HRP) and free OTA. After separation and washing steps helped with magnetic separations, the modified MBs were localized on disposable screen-printed carbon electrodes (SPCEs) under a magnetic field, and the product of the enzymatic reaction with the substrate was detected with differential-pulse voltammetry. In addition to magnetic separation assays, other competitive schemes (direct/indirect aptasensors performed on the SPCEs surface or using gold nanoparticles functionalized with the aptamer) were preliminary tested, optimized and compared. The magnetic aptasensor showed a linear response to OTA in the range 0.78-8.74 ng mL(-1) and a limit of detection of 0.07±0.01 ng mL(-1), and was accurately applied to extracts of certified and spiked wheat samples with an RSD lower than about 8%.