基于金纳米颗粒（AuNPs）的免疫层析法作为一种快速检测食品危害的方法已经得到了广泛的应用。以快速、简单和环保的方式合成高度稳定的AuNPs是该领域的研究重点。
近期，南开大学王硕教授、河北农业大学王向红教授与伊朗戈尔甘农业科学与自然资源大学Seid Mahdi Jafari教授合作，采用一种绿色微流控合成方法，快速制备了胃蛋白酶掺杂的金纳米颗粒（AuNPs@Pep），并将其作为探针用于构建微流控纸基分析装置，以实现对食品安全隐患的比色和光热双重检测。相关研究以“Microfluidic-oriented green synthesis of pepsin-doped gold nanoparticles for colorimetric and photothermal dual-readout detection of food hazards”为题目，发表在期刊《Food Chemistry》上。
本文要点：
1、本研究提出了一种绿色微流控策略，通过使用葡萄糖胃蛋白酶作为多功能还原剂和稳定剂，快速、自动且可控地合成胃蛋白酶掺杂的金纳米粒子（AuNPs@Pep）。
2、通过结合AuNPs@Pep的比色和光热（PoT）特性，开发了“信号关闭”和“信号开启”格式的微流控纸分析装置（PAD），用于检测小分子抗生素氟苯尼考和鸡蛋过敏原卵清蛋白。
3、与比色模式相比，在氟苯尼考的“信号关闭”检测和卵清蛋白的“信号开启”检测中，检测限分别提高了4倍和3倍。
4、结果表明，AuNPs@Pep作为一种比色/光热双读数探针，适用于不同分子尺度食品危害的免疫层析检测。
AuNPs@Pep用于食品安全检测具有以下优势：
1、更高的稳定性：AuNPs@Pep在极端pH值和高盐浓度下更稳定，不易聚集，这增强了其在生物检测中的适用性。
2、双重检测能力：AuNPs@Pep可用于比色法和光热检测，提供了两种检测模式，能够满足不同食品安全检测的需求。
3、更高的灵敏度：在光热检测模式下，AuNPs@Pep的检测灵敏度显著提高，检测限大幅降低，能够检测更低浓度的食品安全隐患。
4、快速检测：微流控合成技术使得AuNPs@Pep的制备过程快速且自动化，有利于及时的食品安全评估。
5、广泛适用性：AuNPs@Pep可用于检测多种食品危害，如小分子抗生素和过敏原，显示出其在食品安全监测中的广泛应用潜力。
“信号关闭”和“信号开启”格式的PAD在检测机制上有什么不同？它们是如何利用AuNPs@Pep的特性来实现检测的？
1、“信号关闭”格式PAD：
采用间接竞争性免疫分析的原理，当待测小分子抗生素氟苯尼考（FF）存在时，会与固定在测试线上的BSA-FF竞争结合IgG-AuNPs@Pep，导致测试线上的信号强度降低（“信号关闭”）。
这种格式利用了AuNPs@Pep的颜色信号和光热信号，通过测试线上的灰度值变化和温度变化来实现对FF的检测。
相比于传统的比色检测，这种模式将氟苯尼考的检测灵敏度提高了4倍，检测范围也扩大到0.02-100 ng/mL。
2、“信号开启”格式PAD：
采用双抗体夹心免疫分析的原理，当待测鸡蛋过敏原卵清蛋白（OVA）存在时，会被固定在测试线上的捕获抗体捕获，IgG-AuNPs@Pep也会被捕获，从而在测试线上产生颜色信号和温度信号的增强（“信号开启”）。
这种格式同样利用了AuNPs@Pep的双重检测特性，通过测试线上的灰度值变化和温度变化来实现对OVA的检测。
相比于传统的比色检测，这种模式将卵清蛋白的检测灵敏度提高了3倍，检测范围扩大到0.98-500 ng/mL。
总之，两种PAD格式都巧妙地利用了AuNPs@Pep的比色和光热特性，在不同的检测机制下（竞争和夹心式）实现了对小分子和大分子食品危害的高灵敏度、宽检测范围的双重检测，为食品安全分析提供了新的技术方案。
图1.在微流体装置上自动化、快速绿色合成AuNPs@Pep的过程，以及比色/PoT双读数PADs用于OVA的“信号开启”检测和FF的“信号关闭”检测的图解。
图2.描述了AuNPs@Pep的批量混合合成过程，以及不同条件下AuNPs的紫外-可见光谱特性和稳定性。
图3.展示了AuNPs@Pep的表面化学分析，分子动力学模拟结果，以及微流控合成AuNPs@Pep的过程和光热性能测试。
图4.展示了微流控合成的AuNPs@Pep的TEM图像、尺寸分析、晶体结构、胃蛋白酶活性测试以及作为PADs探针的可行性验证。
图5.展示了“信号关闭”PAD用于FF检测的概念，以及在不同条件下FF的比色和光热检测结果。
图6.展示了“信号开启”PAD用于OVA检测的概念，以及在不同条件下OVA的比色和光热检测结果。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139311
