组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
赭曲霉毒素A（ochratoxin A, OTA）；样品基质：Tris缓冲液、1%红酒缓冲液（红酒加标）
检测原理
该传感器采用溶液相荧光猝灭机制。FAM标记的OTA适配体在无OTA时保持单链状态，可经π-π堆积、静电作用及Ca2+离子桥吸附到GO表面，FAM荧光通过能量转移被GO猝灭，信号较低。加入OTA后，适配体与OTA特异性结合并折叠为反平行G-四链体，该紧凑构象难以吸附到GO平面，因而留在溶液中，FAM荧光恢复，荧光强度随OTA浓度升高而增加。PVP包覆GO可阻止OTA及结构类似物非特异吸附到GO，减少溶液中OTA损失，使有效结合浓度提高，从而将检出限降低两个数量级。最终通过荧光光谱仪读取FAM发射峰强度实现定量。
检测灵敏度
裸GO：LOD: 1.9 μM；线性范围: 2 μM–35 μM；LOQ: 6.6 μM
PVP/GO：LOD: 21.8 nM；线性范围: 50 nM–500 nM；LOQ: 206.8 nM
1%红酒加标：LOD: 18.7 nM；LOQ: 88.4 nM
效应效果
选择性方面，20 μM OTA引起显著荧光增强，而100 μM N-乙酰-L-苯丙氨酸、华法林和OTB单独存在时均无明显荧光响应；三者共存时仅有轻微响应，说明适配体对OTA高度特异。但OTA与OTB共存时荧光增强高于OTA单独存在，且四组分混合比三组分更高，提示OTB等类似物可吸附GO并影响OTA有效浓度。PVP包覆GO将检出限由裸GO的1.9 μM降至21.8 nM，提高约两个数量级。在含1%红酒的缓冲液加标实验中，LOD为18.7 nM，LOQ为88.4 nM，表明方法可用于红酒等实际食品基质。原文未报告RSD、稳定性、回收率及与ELISA/HPLC/qPCR的定量对比。
传感器的构成
- 溶液相检测体系：无固定电极基底，反应在含10 mM Tris、120 mM NaCl、5 mM KCl和20 mM CaCl2的缓冲液中进行
- 氧化石墨烯（GO）层：Hummers法制备的GO分散液，作为荧光猝灭剂，通过π-π堆积和静电/钙离子桥吸附未结合适配体
- PVP包覆层：聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包覆GO，阻止OTA及结构类似物非特异吸附，提高有效OTA浓度
- 识别元件：5-FAM标记的OTA特异性DNA适配体（5-FAM-GAT CGG GTG TGG GTG GCG TAA AGG GAG CAT CGG ACA-3），识别OTA并诱导G-四链体
- 信号标记物：6-羧基荧光素（FAM），标记适配体5'端，提供可被GO猝灭的荧光信号
- 信号读出：荧光光谱仪（LS-55），激发492 nm、发射500–630 nm读取FAM荧光强度
中文摘要
本文报道了一种基于氧化石墨烯（GO）猝灭荧光检测赭曲霉毒素A（ochratoxin A, OTA）的简单方法。OTA是曲霉属和青霉属等真菌产生的真菌毒素。作者利用GO作为荧光猝灭剂，猝灭标记在OTA特异性DNA适配体5'端的荧光基团6-羧基荧光素（FAM）。通过优化实验条件，基于裸GO的传感平台检出限为1.9 μM，线性检测范围为2–35 μM。选择性实验表明，该平台对OTA具有特异性响应，N-乙酰-L-苯丙氨酸和华法林等结构类似物不产生干扰，赭曲霉毒素B（OTB）仅造成有限干扰。实验还发现OTA及其类似物可吸附到GO表面。与未保护GO生物传感器相比，在优化的GO与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）浓度比下，PVP包覆GO的检出限降低两个数量级至21.8 nM。作者还用含1%红酒的缓冲液加标OTA对该传感器进行了实际样品挑战。
英文摘要
In this paper, we developed a simple method to detect fungi toxin (ochratoxin A) produced by Aspergillus Ochraceus and Penicillium verrucosumm, utilizing graphene oxide as quencher which can quench the fluorescence of FAM (carboxyfluorescein) attached to toxin-specific aptamer. By optimizing the experimental conditions, we obtained the detection limit of our sensing platform based on bare graphene oxide to be 1.9 μM with a linear detection range from 2 μM to 35 μM. Selectivity of this sensing platform has been carefully investigated; the results showed that this sensor specifically responded to ochratoxin A without interference from other structure analogues (N-acetyl-l-phenylalanine and warfarin) and with only limited interference from ochratoxin B. Experimental data showed that ochratoxin A as well as other structure analogues could adsorb onto the graphene oxide. As compared to the non-protected graphene oxide based biosensor, PVP-protected graphene oxide reveals much lower detection limit (21.8 nM) by two orders of magnitude under the optimized ratio of graphene oxide to PVP concentration. This sensor has also been challenged by testing 1% red wine containing buffer solution spiked with a series of concentration of ochratoxin A.