Biosensors and Bioelectronics：用于超灵敏检测新烟碱类杀虫剂的仿生亲和传感器

在现代农业中，农药经常联合使用，以保护农作物免受日益严重的害虫威胁。这导致农产品同时受到不同类别的多种农药（例如新烟碱类和有机磷酸酯）的污染。因此，快速识别田间使用的污染多种农药的农药类别就显得更加现实和迫切。近日，中央研究院应用科学研究中心Lin等人开发了一种结合新烟碱类特异性气味结合蛋白2（OBP2）同时检测多种新烟碱类农药的传感器，该蛋白是从昆虫化学传感蛋白和修饰的金纳米颗粒中克隆而来的，具有基于局部表面等离子共振（LSPR）的数字纳米等离子体测量法（DiNM）。当新烟碱类杀虫剂与金纳米粒子上的OBP2结合时，引起的LSPR位移峰值波长太小，无法使用传统的LSPR免疫测定法进行测量。DiNM记录并比较以LSPR峰值为中心的两个相邻波段A和B中的散射图像强度。它考虑了这两个波段的峰移和相对强度变化，从而导致LSPR信号显着增强。然后计算光谱图像对比度作为信号响应。使用这种方法，对新烟碱类吡虫啉、啶虫脒和呋虫胺分别获得了1.4、1.5和4.5 ppb的优异检测限（LOD）。盲测表明，茶叶的阳性率和阴性率都很高，分别约为85%和100%。与抗体相比，在大肠杆菌中产生的重组OBP2具有多种优势，包括高产量、节省时间和成本效益等。此外，该方法对新烟碱类杀虫剂具有高度选择性和敏感性，使其适合现场使用。

图1 数字纳米等离子体测量法

图2 在新烟碱类杀虫剂检测中的特异性和敏感性

图3 实际样品中检测

该研究展示了一种用于直接检测新烟碱类农药的OBP2集成DiNM方法。OBP2修饰的AuNPs可以同时捕获多种新烟碱类农药。与之前仅关注一种农药的研究不同，OBP2和DiNM使该技术能够以相当或更高的灵敏度同时检测一种以上新烟碱类杀虫剂。

此外，在SPR和LSPR技术中，它们依赖于分析物吸附到表面上并导致表面折射率增加。响应和灵敏度与分析物的分子量（MW）成正比。因此，它们对蛋白质等较大分子（MW：50-200 kDa）表现出较高的敏感性，而对杀虫剂等小分子（MW：小于500 Da）反应较差。这使得使用基于SPR和LSPR的方法直接检测小分子变得具有挑战性。大多数采用竞争性免疫分析，其信号仍然来自抗体吸收，使检测过程变得复杂。相比之下，这项工作改进了基于免疫的方法的功能，并为现场直接农药筛选平台提供了一个新颖的概念，具有更高的终端用户可达性。然而，该研究作者认为，连接到额外模块（例如微流体通道注射泵）的DINM系统可能会增加成本和冗余，这也可能降低终端用户的操作简单性。有必要设计一种更低成本、更方便的模块来替代当前系统，同时保持DiNM的可靠性和可行性。

总的来说，这项工作为小分子检测提供了一种有前途的策略。这是第一项使用OBP2同时直接检测多种新烟碱类杀虫剂的研究，其灵敏度与以前的方法相当或更高。未来，通过用合适的生物识别元件取代AuNPs表面的探针，DiNM系统有潜力用于各种研究和即时检测，例如临床药物筛选和环境污染物检测。

论文题目：Biomimetic affinity sensor for the ultrasensitive detection of neonicotinoids

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115630

转自：“NANO学术”微信公众号

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