纳米金的应用
作为现代四大标记技术之一，纳米金标记技术本质上是一种将蛋白质等聚合物吸附在纳米颗粒表面的包被过程。吸附机理可能是金纳米粒子表面的负电荷由于静电吸附与蛋白质的正电荷基团形成牢固的结合，生物分子吸附后不会变性。由于金颗粒的电子密度较高，在金标记蛋白的结合部位，显微镜下可见深棕色颗粒，当这些标记聚集在相应的配体上时，肉眼可见红色或粉红色斑点，因此用于定性或半定量的快速免疫分析方法中。球形金纳米粒子对蛋白质有很强的吸附作用，可以与葡萄球菌蛋白A、免疫球蛋白、毒素、糖蛋白、酶、抗生素、激素、牛血清白蛋白等非* *价结合，因此成为基础研究和实验中非常有用的工具。
1.1作为显微镜追踪器。
1978期间，Geobegan等人利用金纳米粒子标记抗体，在普通光镜下检测B淋巴细脑表面膜上的免疫球蛋白，建立了光镜水平的免疫金染色(IGS)。在1981中，丹谢尔使用银显色来增强金颗粒的可视性，提高灵敏度。在1983中，Holgate等人建立了免疫金银染色(IGSS)法，用于在光学显微镜下用银显影剂观察金颗粒。随着银的增强，单个金颗粒在光镜下可见颗粒的半径增大，小金颗粒的标记密度增加，灵敏度提高。1986年，Fritz等人在IGSS方法的基础上成功地进行了彩色IGSS方法，使结果更加生动、耀眼。尽管如此，由于银化合物亚硝酸根具有光敏性，需要在暗室中进行标记，这给实验操作带来很大不便。非光敏性银化合物醋酸盐的使用过于昂贵，因此纳米金在光学显微镜中的应用日益减少。利用纳米金的高电子密度，在电子显微镜下可以清楚地区分颗粒。纳米金作为透射电镜、扫描电镜和荧光显微镜中的示踪剂，已广泛应用于电镜免疫化学和组织化学。
1.2在均相溶胶颗粒免疫分析技术中的应用
溶胶颗粒免疫测定法(SPIA)是基于金颗粒的颜色由于免疫反应中的凝集而减少的原理。金纳米颗粒与抗体结合，建立微量凝集试验，检测相应的抗原。和间接凝集一样，凝集颗粒可以用肉眼直接观察到。它已成功地应用于PCG的检测，并直接用分光光度计进行定量分析。
l.3在流式细胞术中的应用
用荧光素标记的抗体通过流式细胞仪(FCM)对细胞表面抗原进行计数和分析是免疫学研究中的重要技术之一。然而，由于不同荧光素的光谱相互重叠，很难区分不同的标记。Boehmer等人发现，金纳米粒子可以明显改变红色激光的散射角。用金纳米粒子标记的山羊抗小鼠免疫球蛋白抗体应用于流式细胞仪分析不同类型细胞的表面抗原。结果在632nm波长下，金纳米粒子标记细胞的90度散射角可放大10倍以上，且不影响细胞活性。而且与荧光素* * *相互不干扰。因此，纳米金可以作为多参数细胞分析和分选的有效标记物，分析各种细胞表面标记物和细胞内含物。
1.4在斑点免疫金银染色技术中的应用
斑点IGSS(斑点IGSS)是一种结合斑点ELISA和免疫金纳米颗粒的方法。将蛋白抗原直接点在硝酸纤维素膜上，与特异性抗体反应后，滴加标记有加纳米金的第二抗体。结果，金颗粒聚集在抗原和抗体的反应处，形成肉眼可见的红色斑点，被称为斑点IGS。这个反应可以被银显影剂，即点IGS/IGSS增强。
1.5在蛋白质印迹技术中的应用
免疫印迹(Immunoblotting，IBT)又称免疫延伸技术，其原理是不同的抗原根据其分子量在电泳中的移动速度不同，因此在硝酸纤维素膜上占据不同的位置。将含有特异性抗体的血清与此膜反应，特异性抗原抗体反应会显色。与酶标免疫印迹法相比，纳米金免疫印迹法简单、快速、灵敏度高。此外，用纳米金对硝酸纤维素膜上未反应抗体进行染色，评价膜转移效率，校正抗原抗体反应的光密度曲线，从而可以进行定量免疫印迹测定。
1.6在斑点免疫金渗滤试验中的应用
斑点免疫渗滤试验(DIGFA)是斑点免疫渗滤试验(DIBA)的一种，是Hawkes等在1982中western blot的基础上发展起来的一种新的免疫学技术。它的原理和斑点免疫金染色完全一样，只是在硝酸纤维素膜下有一个吸水性很强的衬垫，就是浸润器。加入抗原(抗体)后，快速加入抗体(抗原)，然后加入第二种标记有金的抗体。由于有渗滤装置，反应速度快，几分钟内就能显示出显色反应。与斑点免疫渗滤法(DIFA)相比，区别在于不加入底物溶液，直接用红色胶体金探针显色，结果明亮，背景更清晰，可常温保存。该方法已成功地应用于人类免疫缺陷病毒(HI)的检测和人血清中甲胎蛋白的检测。目前使用的有HCG试剂盒、AFP试剂盒、消化道肿瘤筛查试剂盒。
1.7在免疫层析中的应用
GICA(gold immuno chromatography assay)是将各种反应试剂以条状固定在同一试纸条上，在试纸条的一端加入待测样品，溶解一种试剂，通过毛细管作用在试纸条上渗透，迁移并与膜上的另一种试剂接触，样品中的分析物与分析物的层析材料上的受体(如抗原或抗体)发生特异性免疫反应。在层析过程中，免疫复合物被捕获并聚集在层析材料的一定区域(检测区)，通过可视化的纳米金标记获得直观的显色结果。而自由标签穿过检测区，以达到与结合标签自动分离的目的。GICA的特点是试剂单一，一步操作，所有试剂都可以在室温下长期保存。这种新方法将纳米金的免疫分析测试推向了一个全新的阶段。
1.8生物传感器
生物传感器(Biosensor)是指能够感知(或响应)生物和化学量并将其转化为可用信号(包括电信号和光信号等)的装置或器件。)按照一定的规律。在生物传感器中，金纳米颗粒主要被设计为免疫传感器，是利用生物体内抗原和抗体特异性结合引起的电化学变化而设计的。另外，由于纳米金的氧化还原电位为+1.68 V，具有很强的吸电子能力，可以大大提高葡萄糖氧化酶膜作为测量血糖的生物传感器的活性。金颗粒越细，活性越大。
1.9生物芯片
生物芯片基于膜、玻璃、硅等固体介质，其最大优势在于高通、并行化和微型化。一个实验可以同时检测多个或多个生物样本。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片。目前，生物芯片在食品安全检测领域的应用主要包括农兽药残留检测、食品微生物检测、动物疾病监测、转基因动植物检测等。2002年，Park等人推出了一种基于电荷检测的新基因芯片，以金纳米颗粒为探针。该芯片具有非常好的灵敏度和特异性，能够以十万分之一的比例检测出单碱基突变的基因片段。
纳米金技术在食品安全快速检测中的应用
目前食品检测分析常用化学分析法(CA)、薄层色谱法(TLC)、气相色谱法(GC)和高效液相色谱法(HPLC)，但需要复杂耗时的前处理，样品损失大。与灵敏度较低的CA和TLC法相比，GC和HPLC法灵敏度较高，但操作技术要求高，仪器昂贵，不适合现场快速测定和推广。以纳米金颗粒为免疫标记物的检测技术正在弥补这些技术的不足，并越来越多地应用于现代食品分析检测中。
2.1兽药残留
所谓兽药残留，是指动物产品任何可食用部分所含的兽药母体化合物和/或代谢产物的残留，以及与兽药有关的杂质。兽药残留既包括原药，也包括药物在动物体内的代谢产物。主要残留兽药有抗生素、磺胺类、呋喃类、抗球虫药、激素、驱虫药等。兽药通常通过预防和治疗动物疾病、用于饲料添加剂和将药物引入食品防腐来污染食品。人们长期摄入含有兽药的动物性食品后，不仅会对人体产生毒性作用，引起过敏反应，而且动物体内的耐药菌株还会扩散到人体。当疾病在人体内发生时，会给临床上传染病的治疗带来一定的困难，延误正常的治疗。此外，有些残留物还具有致畸、致癌和致突变作用。
Verheijen用胶体金标记纯化的抗链霉素单克隆抗体，链霉素的检出限为160ng/ml。检测方便快捷，无需其他试剂和仪器，时间仅为10min TL 41。而用胶体金免疫层析试纸条检测虾肉等组织样本中氯霉素(CAP)残留时，灵敏度可达lng/ml，仅需5 ~ 10 min，且与类似物无交叉反应。金勇等人还用金标法检测了动物血浆和牛奶中的新霉素残留，检出限为10ng/mltl6J。盐酸克伦特罗是一种β2受体兴奋剂，俗称“瘦肉精”，能增强脂肪分解，减缓蛋白质分解代谢。如果用于畜牧生产，可以明显提高饲料转化率和瘦肉率。但如果用量过大，会对动物和人体(间接)器官如肝、肾等产生严重的毒副作用。尽管欧盟在1996 (EC DIREC)中禁止在畜牧生产中使用这种药物。TIVE 96/22/EC)和中国农业部明令禁止的1997，国内“瘦肉精”中毒事件时有发生。刘健采用金标试纸法快速检测盐酸克伦特罗，最低检出量达到40ng/ml。目前商业化的试纸条产品也比较成熟。UCB生物制品公司5min Belgium研发的Tlhe星检测法，是将一种特定的β-内酰胺类受体固定在试纸上，以胶体金彩色颗粒为标记物，5分钟内即可检测出青霉素和头孢菌素类药物残留。然而，在中国刘平，当使用生物电化学传感器检测牛奶中的青霉素残留时，人们认为使用纳米金将有助于提高传感器的检测极限。
2.2动物传染病
动物传染病不仅会影响动物养殖经济，还会对人类健康构成威胁。粮农组织和世卫组织已将预防和控制严重的动物流行病作为其优先事项之一。白斑病毒(WSSV)是阻碍对虾养殖业发展的主要因素。目前为止还没有有效的药物，所以尽早检测出病毒就显得尤为重要。王晓杰等人成功研究了斑点免疫金渗滤试验(DIGFA)t19~和金标试纸法检测对虾白斑病毒，其中金标试纸法的检测限为1 μg/ml，用银增强可达0.0L μ g/ml。赖等人用金标试纸条检测猪瘟病毒，在10 ~ 15 min即可检测出结果，并可根据检测结果合理指导猪瘟免疫工作，制定适宜的免疫程序。禽流感病毒(AIV)是一种引起家禽急性死亡的烈性病毒性传染病，它可以感染人。高致病性禽流感在我国许多地区都有发生，给养禽业造成了巨大的经济损失，并严重威胁人类健康。刘永德等人纯化了兔抗禽流感H5和H9病毒抗体后，分别用制备的胶体金研制了免疫金探针。用改进的渗滤法安全、快速地检测被检材料中的禽流感H5和H9病毒，3分钟即可出结果，检测灵敏度分别为65438±0.62μg/ml和65438±0.25μg/ml。
2.3农药残留
农药残留分析的难点包括:样品基质背景复杂、预处理过程复杂、耗时较多、被测成分浓度低、分析仪器定性能力有限、仪器检测灵敏度不足等。而金标快速检测可以很好的解决上述问题。王朔5min中国分别采用纳米金免疫层析法和纳米金渗滤法检测西维因残留。整个检测过程仅需5分钟，检出限分别达到100ug/L和50μg/L。国内生物技术公司也开发了成熟的商业化产品，如呋喃丹农药残留快速试纸。
2.4病原微生物的检测
目前基于金标的病原微生物快速检测研究较多，检测种类较多。Hasan最早基于免疫磁分离技术的免疫金标技术已成功应用于霍乱弧菌01的检测。我国洪邦兴等人研究了以纳米金为硝酸纤维素膜载体的寡核苷酸芯片技术，使得在分子水平上快速简便地鉴定病原菌，甚至检测病原菌的耐药性变异成为可能。该芯片技术对大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、变形杆菌、单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌、肉毒梭菌、空肠弯曲菌等10种(属)具有较高的灵敏度和特异性，检测水平可达10CFU/mlt251。殷永光等人在使用一体化手持式Spreeta TM SPR传感器快速检测大肠杆菌时，引入了胶体金复合抗体作为二抗，大大提高了质量，进一步扩大了检测信号。同时延长了胶体金复合抗体与微生物的结合过程，进一步稳定和放大了检测信号，从而显著提高了检测精度，传感器对大肠杆菌的检测精度由10 6 CFU/ml提高到1065438+。大肠杆菌0157: H7是金免疫渗滤法中重要的食源性致病菌之一，目前通常采用山梨醇麦凯琼脂(sMAC)进行初筛，然后通过生化和血清学试验进行鉴定，一般需要24 ~ 48h。而胶体金免疫渗滤法检测非常简单，短时间内即可出结果。
在病原菌的快速检测中，金标试纸的研究越来越广泛。在谢的胶体金免疫层析法检测水产品中霍乱弧菌的研究中，增菌液中霍乱弧菌的含量为1CFU/ml，增菌1.2小时后可被胶体金免疫层析诊断试剂检出。而传统常规方法检测水产品中霍乱弧菌的检测时间较长，增菌培养需要8 ~ 1.6小时，分离培养需要65438+。肠杆菌科的沙门氏菌可引起人类沙门氏菌食物中毒。王忠民等用免疫过滤法可检出85%引起食物中毒的沙门氏菌，灵敏度为2.4× 107 cfu/ml。对于最常见的鼠伤寒沙门氏菌、猪霍乱和肠炎，检出率为100%，而胶体金免疫层析的灵敏度为2.1×。单核细胞增生李斯特氏菌在美国被列为七大主要食源性致死细菌之一，按照传统的分离、培养和鉴定技术需要1 ~ 2周，而采用免疫层析金层析只需10min即可得到检测结果，灵敏度为87.5%。
2.5霉菌毒素的检测
真菌毒素是真菌产生的有毒次生代谢产物，广泛存在于食品和饲料中。如果人们误食被污染的食物，就会中毒或诱发某些疾病，甚至癌症。通常采用物理和化学方法或生物方法来检测食品中的真菌毒素。而物理化学法需要昂贵的仪器设备，操作复杂。而免疫分析法对真菌毒素的检测灵敏度高、特异性强，非常适合于食品样品的检测。D.J.Chiao等利用金标免疫层析可在10min内检测出50ng/ml的B型肉毒毒素(BoNT/B)，若用银作增强，检测限可达50pg/ml，与A型肉毒毒素和e型肉毒毒素无交叉反应。赭曲霉毒素是曲霉属和青霉属产生的一种真菌毒素，其中赭曲霉毒素A(OTA)毒性最大，与人体健康关系最密切，污染最严重，分布最广，用于国内也有很多黄曲霉毒素B z快速检测的研究。太阳研制的黄曲霉毒素B和金标免疫检测试纸最低检测限为2.5 ng/ml，可定性或半定量检测食品中黄曲霉毒素B的含量。
结
随着科学技术的不断发展，食品分析检测技术也在不断更新、完善和快速发展，尤其是快速检测技术更能适应现代高效快速的节奏，满足社会的要求。仪器分析可以保证数据的准确性和准确性，但其过程仍然复杂。虽然以纳米金为标记物的免疫分析等快速检测技术的发展过程需要大量的资金和较长的时间，但它具有简单、快速、灵敏度高、特异性强、价格低廉、样品要求少等优点。其灵敏度与常规仪器分析一致，适合现场筛查。而且，胶体金免疫层析技术正在向定量、半定量和多元检测方向发展，进一步体现了胶体金标记技术的优势。总之，快速检测技术的快速、灵敏、简便等优点，使其在食品卫生检疫和环境检测中具有广泛的应用价值和发展前景。