多巴胺辅助的光纤化学发光免疫传感器，用于灵敏且现场检测谷物中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇

《Food Control》：Polydopamine-assisted fiber optic chemiluminescent immunosensor for sensitive and on-site detection of deoxynivalenol in cereal

　　本研究开发了一种基于聚多巴胺（PDA）涂层光纤化学发光（FOC）的免疫传感器，通过空间限制效应和竞争免疫分析实现DON快速、灵敏检测，检测限0.49 ng/mL，灵敏度较传统ELISA提高10倍，便携式设备支持现场定量分析，结果与HPLC-MS一致，为粮食安全提供新工具。

　　在当今全球食品安全问题日益受到关注的背景下，真菌毒素污染已成为一个不容忽视的挑战。其中，脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol, DON）作为一种常见的B型三萜类真菌毒素，其危害性尤为突出。DON主要由镰刀菌属（*Fusarium*）的某些种群如*Fusarium graminearum*产生，常在谷物收获、运输、加工或储存过程中污染粮食和饲料。由于DON在低浓度下即可对人体和牲畜造成严重健康影响，包括拒食、呕吐、免疫抑制和生长迟缓等，因此其检测对于保障食品安全和维护公共健康具有重要意义。此外，长期接触DON还可能引发更严重的健康问题，进一步加剧了公众对食品安全的关注。

为应对DON污染带来的挑战，各国政府和国际组织纷纷制定严格的限量标准，以确保食品和饲料的安全性。例如，中国国家标准（GB 2761-2017）规定谷物及其制品中的DON含量不得超过1000 μg/kg。然而，即便是在这一限量范围内，DON的检测仍面临诸多困难。传统检测方法，如高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）或高效液相色谱-紫外/荧光检测（HPLC-UV/FLD），虽然具有较高的准确性和多毒素分析能力，但其依赖复杂的仪器设备、繁琐的样品预处理过程以及专业人员的操作，难以满足快速、现场检测的需求。因此，开发一种兼具高灵敏度、高特异性以及便携性、操作简便性的新型检测方法成为迫切需要。

在众多检测技术中，免疫分析因其简便、成本低、可携带等优点，广泛应用于食品和环境领域的日常监测。然而，传统免疫分析方法如酶联免疫吸附测定（ELISA）和侧向流动免疫测定（LFIA）仍存在一些局限性。例如，ELISA通常需要多个洗涤步骤，增加了操作复杂度和时间成本；而LFIA虽然操作简单，但其灵敏度和定量能力往往受限。此外，信号生成和传输效率不足，使得在低浓度DON检测中面临挑战。因此，如何提升免疫传感器的信号转化效率、减少操作步骤、提高检测灵敏度和特异性，成为当前研究的热点。

针对上述问题，研究人员提出了一种基于聚多巴胺（PDA）辅助的光纤化学发光免疫传感器（PDA-FOC），以实现对DON的快速、灵敏和现场检测。该方法巧妙地结合了光纤的特性与化学发光技术的优势，为解决传统检测方法的局限性提供了新的思路。光纤因其具有良好的柔韧性、小体积和优异的光引导性能，同时不受电磁干扰，成为一种理想的信号传输和收集工具。而化学发光技术则以其高灵敏度、宽线性范围和简易的仪器配置而备受青睐。通过将两者结合，PDA-FOC免疫传感器不仅能够提高检测效率，还能够在实际环境中实现便携式、即时的检测。

在PDA-FOC免疫传感器的设计中，研究人员采用了一种简便且环保的自聚合过程，将聚多巴胺涂层固定在光纤表面。这种涂层富含儿茶酚基团，能够与DON-BSA（DON与牛血清白蛋白的结合物）中的氨基基团发生反应，从而实现共价固定。这一过程不仅增强了免疫探针在光纤表面的稳定性，还显著提高了抗原的负载能力和传感器的重复性。通过这种固定方式，光纤不再仅仅作为信号收集的工具，而是成为了一个集免疫反应和信号传输于一体的多功能平台。

此外，PDA-FOC免疫传感器采用竞争性免疫分析策略，以确保对DON的高度特异性识别。在该策略中，样品中的DON与固定在光纤表面的DON-BSA竞争结合抗体，从而实现对DON的定量检测。这种设计不仅简化了检测流程，还有效提高了检测的准确性。通过空间限制效应，光纤能够更高效地收集和传递化学发光信号，减少了信号损失，提高了整体检测效率。同时，该方法减少了试剂的使用量，降低了检测成本，使传感器更加适用于现场应用。

为了进一步提升检测的便捷性和可靠性，研究人员还开发了一种定制的便携式光子检测设备。该设备能够快速获取化学发光信号，并进行可靠的定量分析。通过这一设备，PDA-FOC免疫传感器不仅实现了低成本和用户友好的操作，还具备了适用于复杂样品基质的能力。在实际应用中，该传感器在小麦样本中表现出良好的回收率，检测结果与高效液相色谱-质谱分析（HPLC-MS）结果一致，证明了其在实际检测中的可行性。

综上所述，PDA-FOC免疫传感器通过将聚多巴胺涂层、光纤技术和化学发光信号转换相结合，成功克服了传统检测方法在灵敏度、特异性、操作简便性和便携性方面的不足。该方法不仅能够实现对DON的快速检测，还为其他真菌毒素的监测提供了可借鉴的思路。随着食品安全问题的不断升级，这类便携式、高效、灵敏的检测技术将在食品工业、农业生产和环境监测等领域发挥越来越重要的作用。未来，随着材料科学、生物技术和光学工程的进一步发展，PDA-FOC免疫传感器有望在更多实际场景中得到应用，为食品安全提供更加有力的技术支持。