综述或非传感器论文 2007 非传感器论文

Biosensors to detect marine toxins: Assessing seafood safety.

Talanta Campàs M, Prieto-Simón B, Marty JL
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组成图示

Biosensors to detect marine toxins: A... 传感器构成示意图

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传感器类型

综述或非传感器论文

检测对象

海洋藻毒素(phycotoxins):腹泻性贝类中毒毒素(DSP,OA/DTX)、麻痹性贝类中毒毒素(PSP,STX)、失忆性贝类中毒毒素(ASP,DA)、神经性贝类中毒毒素(NSP,PbTx/brevetoxin)、氮杂螺旋藻毒素(AZP)、雪卡毒素(CFP,CTX)、河豚毒素(TTX);样品基质:贻贝/贝类匀浆、25倍稀释海水、缓冲液、鱼类组织。

检测原理

综述涵盖多种传感原理。免疫传感器中,固定抗原(如OA-BSA或DA-SAM)与溶液中标记抗体结合,游离毒素与标记抗体竞争结合位点;毒素浓度升高时,结合到表面的HRP/ALP标记抗体减少,酶催化底物产生的电流、化学发光或SPR响应相应降低。酶抑制传感器中,OA抑制PP2A活性,使底物去磷酸化减少,电化学或荧光信号下降。钠通道/神经元传感器利用STX、TTX阻断或PbTx/CTX激活钠通道,改变脊髓神经元动作电位频率,从而反映毒性。MIP和冠醚荧光分子通过特异性结合引起界面质量或光诱导电子转移(PET)荧光增强。信号放大主要依赖酶催化、化学发光和神经元高灵敏度响应。

检测灵敏度

LOD: STX 12 pg mL−1 (buffer)、PbTx-3 296 pg mL−1 (buffer)、STX 28 pg mL−1 (25-fold-diluted seawater)、PbTx-3 430 pg mL−1 (25-fold-diluted seawater);LOD: OA 1.9 µg mL−1 (QCM competitive);LOD: OA 0.2 µg OA/100 g of mussel homogenate (chemiluminescence);LOD: DA 0.1 ng mL−1 (SPR);LOD: OA 1.5 ng mL−1、PbTx-3 1.0 ng mL−1、DA 2.0 ng mL−1、TTX 0.016 ng mL−1 (electrochemical ALP);LOD: DA 5 ng mL−1 (DPV);LOD: OA 0.1 ng mL−1 (PP2A FIA);LOD: DA 5 ng mL−1 (MIP)、1.8 ng mL−1 (monoclonal antibody)

效应效果

钠通道组织传感器与小鼠生物测定相关,TTX检出限低一个数量级以上;神经元网络STX/PbTx-3检出限约为小鼠法1/30000和监管限值1/300,可区分产毒藻。QCM OA传感器保存38天,非竞争格式灵敏度/LOD提高80/524倍。化学发光OA传感器34次测量稳定,保存1个月,分析20 min,优于常规24–48 h。SPR DA LOD 0.1 ng/mL,优于ELISA 4 ng/mL,NaOH再生后可用2个月。电化学SPE分析30 min,ALP在+300 mV降低干扰;PP2A FIA比ELISA灵敏50倍。MIP芯片可用2个月,但亲和力较低。

传感器的构成

  • 基底/换能器:丝网印刷碳电极(SPE),用于电化学免疫与酶抑制检测,成本低且可一次性使用。
  • 基底/换能器:石英晶体微天平(QCM)压电晶体,用于OA免疫传感器的质量变化检测。
  • 基底/换能器:64位微电极阵列(MEA),培养脊髓神经元并记录细胞外动作电位。
  • 基底/换能器:SPR芯片与混合自组装单分子层(SAM),用于DA竞争免疫光学检测。
  • 基底/换能器:光纤流动池与化学发光检测系统,用于OA免疫化学发光半自动分析。
  • 修饰层:聚醚砜膜、PVA-AWP水溶性光聚合物、SAM和MIP,用于固定OA-BSA、DA、PP2A或合成识别位点。
  • 识别元件:抗OA/DA/STX/PbTx单克隆抗体、OA-BSA、PP2A酶、钠通道/神经元、MIP和冠醚荧光分子。
  • 信号标记物:HRP标记抗OA抗体、GOD标记抗体、ALP标记抗体及p-氨基苯磷酸盐底物、化学发光底物。

中文摘要

本文综述了海洋藻毒素的种类、毒性效应及其检测方法,重点讨论用于评估海鲜安全的生物传感器。贝类和鱼类中积累的腹泻性、麻痹性、失忆性、神经性、氮杂螺旋藻毒素以及雪卡毒素和河豚毒素等可引起严重中毒,因此需要快速、简便、低成本且能处理复杂基质的检测技术。文章比较了生物测定、色谱、免疫分析和酶抑制等现有方法,指出生物传感器可作为常规分析的替代或补充工具,用于快速、可靠、低成本的毒性筛查。尽管海鲜毒素种类多且生物传感技术已有基础,但针对藻毒素的生物传感器文献仍较少。文章进一步总结了现有生物传感器策略的优缺点,并概述了全球海鲜安全相关法规限值与监测计划。

英文摘要

This article describes the different types of marine toxins and their toxic effects, and reviews the bio/analytical techniques for their detection, putting special emphasis to biosensors. Important health concerns have recently appeared around shellfish (diarrheic, paralytic, amnesic, neurologic and azaspiracid) and fish (ciguatera and puffer) poisonings produced by different types of phycotoxins, making evident the urgent necessity of counting on appropriate detection technologies. With this purpose, several analysis methods (bioassays, chromatographic techniques, immunoassays and enzyme inhibition-based assays) have been developed. However, easy-to-use, fast and low-cost devices, able to deal with complicated matrices, are still required. Biosensors offer themselves as promising biotools, alternative and/or complementary to conventional analysis techniques, for fast, simple, cheap and reliable toxicity screening. Nevertheless, despite the wide range of seafood toxins and the already rooted biosensing systems, the literature on biosensors for phycotoxins is scarce. This article discusses the existing biosensor-based strategies and their advantages and limitations. Finally, the article gives a general overlook about the regulation toxin levels and monitoring programmes currently established around the world concerning seafood safety.

关键词

海洋毒素生物传感器食品安全免疫传感器电化学检测藻毒素