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金属纳米复合材料的制备及其在农兽药残留SERS检测中的应用

杨晶莹

金属纳米复合材料的制备及其在农兽药残留SERS检测中的应用

杨晶莹1
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作者信息

  • 1. 天津科技大学
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摘要

表面增强拉曼光谱(SurfaceenhancedRamanspectroscopy,SERS)作为一种快速、无损、实时、超灵敏的检测手段,能够反映待测分子的化学结构和组成,在食品安全检测领域有巨大的应用潜力。本论文以农药甲基对硫磷(Methylparathion,MP)、甲萘威(Carbaryl,CBL)和兽药金刚烷胺(Amantadine,AMD)为研究对象,针对不同食品基质,开发了两种基于贵金属纳米材料和金属有机框架材料(Metalorganicframework,MOF)的新型SERS传感检测策略。具体研究工作如下: (1)基于免疫竞争原理,开发了基于核-壳型AuNRs@Ag和磁分离辅助的SERS免疫传感器,实现了动物源性食品中违禁兽药AMD的快速、灵敏、特异性检测。首先将AMD-BSA固定在4-巯基苯甲酸(4-MBA)标记的AuNRs@Ag表面作为SERS信号探针(AuNRs4-MBA@Ag-AMD-BSA),同时将抗AMD的单克隆抗体(Monoclonalantibody,mAb)共价偶联到磁珠(Magneticbead,MBs)表面作为捕获探针(MBs-mAbs),通过目标物与信号探针竞争性结合捕获探针,实现对抗病毒药物AMD的间接检测。该SERS检测过程可在30min内完成,对AMD的检出限(Limitofdetection,LOD)低至0.0038μg/L,三个添加浓度(0.5、5、50μg/kg)的实际样品(鸡肉、鸡蛋、牛奶)中AMD回收率在82.0-106.0%之间,说明所构建的SERS免疫传感器能够实现食品中AMD快速、灵敏、准确地定量分析,可用于AMD污染食品的快速筛查。 (2)通过在银纳米线(Agnanowires,AgNWs)表面原位生长ZIF-8金属有机骨架,可控制备了一种新型串珠状AgNWs@ZIF-8核-壳纳米链,并将其用作SERS基底,实现了果蔬表面多种农药残留的原位、同时检测。由于ZIF-8外壳的微孔结构和内部AgNWs的SPR特性,AgNWs@ZIF-8核-壳型纳米链表现出良好的吸附性能和显著的SERS活性。基于AgNWs@ZIF-8复合材料的SERS检测策略用于MP、CBL两种农药的检测,不仅具有较低的LOD(MP:7.6×10-9mol/L;CBL:5.7×10-9mol/L),还实现了不同粗糙度的果蔬(苹果、洋白菜、草莓)表面两种混合农药的原位、同时检测,回收率达到77.4-117.5%。本研究证明了基于AgNWs@ZIF-8复合材料的SERS检测策略在农药多残检测方面的应用潜力,为新型金属纳米粒子@MOF复合材料的设计和农药多残的原位检测提供了新的思路。

关键词

金属纳米复合材料/农兽药残留/金属纳米粒子/SERS免疫传感器/食品检测

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授予学位

硕士

学科专业

食品科学与工程

导师

潘明飞

学位年度

2022

学位授予单位

天津科技大学

语种

中文

中图分类号

TS
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