分子印迹表面等离子共振传感器在食品安全检测中的最新研究进展

姚 婷，李腾飞，秦玉昌，王 静，赵 祯，谷 旭*，佘永新*

(1.中国农业科学院 饲料研究所,北京 100081；2.中国农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所,北京 100081；3.农业部食物与营养发展研究所，北京 100081)

综 述

分子印迹表面等离子共振传感器在食品安全检测中的最新研究进展

姚 婷1，李腾飞2，秦玉昌3，王 静2，赵 祯1，谷 旭1*，佘永新2*

(1.中国农业科学院 饲料研究所,北京 100081；2.中国农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所,北京 100081；3.农业部食物与营养发展研究所，北京 100081)

分子印迹聚合物具有空间结构选择性高、稳定性好和制备过程简单等特点，结合表面等离子共振传感器，可用于分子间相互作用和结合特性的研究。随着石墨烯、量子点等纳米材料的出现和广泛应用，基于分子印迹技术的表面等离子共振传感器的灵敏度获得了改善，促进了该技术在食品安全检测领域的快速发展。该文基于分子印迹技术简要介绍了表面等离子共振传感器芯片的制备技术、分析体系及其优点，重点分析了国内外将分子印迹-表面等离子共振传感器用于食品安全检测的最新研究成果，阐释了分子印迹-表面等离子共振技术的优势，并展望了该技术在食品安全分析领域的发展趋势。

分子印迹；表面等离子共振；食品安全

表面等离子共振生物传感器(Surface plasmon resonance,SPR)是20世纪80年代出现的一种生物传感器技术，因能实时监测生物分子间相互作用，且具有无需标记、分析快捷、灵敏度高、前处理简单、样品用量少等优点，已被广泛应用于蛋白质组学[1]、基因组学[2]、细胞生物学[3]、药物研发[4]、临床诊断[5]、食品安全[6]、环境监测[7]和分子工程[8]等领域。传统的SPR传感器芯片是通过在表面接枝选择性好的生物活性材料(如酶、DNA、抗体等)作为识别敏感元件，但长期保存或反复使用易导致芯片表面的生物活性材料失活，因而通常生物芯片的使用寿命短，稳定性差且制备成本高。因此，寻找和开发替代生物活性材料，提高SPR传感芯片的性能是科学家们研究的热点。

分子印迹聚合物(Molecular imprinted polymers，MIP)是以被测物质为模板合成的具有类抗体性质，且在空间结构上与被测物质完全吻合的印迹聚合物，对被测物质的识别具有专一性，并具有耐高温高压，耐酸碱和有机溶剂，不易被生物降解破坏，成本低可多次重复使用，易于保存等优点[9]，是生物敏感材料的良好替代物。许多学者在分子印迹聚合物的合成与识别机理、固相萃取、传感器芯片等方面做了大量研究工作，并将分子印迹技术运用于食品安全分析检测的各领域[10-14]。分子印迹技术在传感器方面的研究多集中在电化学传感器、石英晶体质量传感器。而分子印迹技术与SPR联用可以集成两种技术的优点，既保留分子印迹的高选择性与识别性，又兼具SPR高灵敏度的优势。目前，关于分子印迹SPR传感器的研究大都集中在大分子物质如蛋白质、多肽、生物毒素、氨基酸等，小分子物质介电常数的变化不敏感且选择性差,因而SPR对于小分子物质的研究尚不多见[15]。开展小分子物质的MIP-SPR检测方法和检测技术是科学工作者关注的研究方向。本文从SPR的芯片制备技术，SPR分析体系选择，以及食品中有毒有害物质检测等方面对分子印迹SPR的最新研究进展进行了分析、讨论和展望。

1 分子印迹-表面等离子共振(MIP-SPR)芯片的制备技术

SPR芯片制备的基本原理是在金属薄膜(一般是金膜)表面固定一层能与待测物质发生相互作用的生物或化学敏感层，当待测物质的量或者构型发生变化时，这个量的变化能够转化为SPR信号，从而实现对目标物质量或者构型等改变的测定。MIP-SPR传感芯片作为MIP-SPR传感器的核心部件和反应的平台，其制备方法主要是采用恰当的方式在传感芯片表面沉积或者合成一层均匀、厚度较薄的分子印迹聚合物，制备的方法主要有直接物理吸附法、引发原位聚合法、电聚合法和自组装膜法等。

1.1 直接物理吸附法

直接物理吸附法的操作较为简单。首先将制得的分子印迹聚合物颗粒研磨后，溶解于易挥发的有机溶剂中(如四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等)得到镀膜液，然后通过蘸涂、滴涂或者旋涂的方式将镀膜液修饰到芯片表面，待有机溶剂挥发后，即可得到MIP-SPR芯片。为了使镀膜液均匀修饰到芯片表面，在制备过程中可以通过掺杂一些支撑膜(如聚氯乙烯、离子液体、Nafion等)，使聚合物颗粒能够在芯片表面均匀分散且不易脱落。但此方法制得的芯片厚度不可控，存在灵敏度不高、稳定性差等缺点[15]。

1.2 原位引发聚合法

原位引发聚合法使用有机溶剂溶解超声分散模板分子、功能单体和引发剂，将金芯片置于混合液中，在加热或者紫外灯的作用下引发聚合反应，完成MIP-SPR芯片的制备过程。加热引发聚合一般使用偶氮二异丁腈作为引发剂，而光引发聚合一般使用偶氮二异丁腈、苯甲酮或苯乙酮及其衍生物作引发剂，其中，利用光引发聚合在芯片表面合成的分子印迹聚合物能够成膜，效果理想，但此方法制备的芯片膜厚度较薄容易脱落[16-17]。

1.3 自组装膜法

此方法利用自组装技术先在裸金芯片表面修饰一层自组装膜，然后以共价键或者非共价键方式将分子印迹聚合物与自组装膜结合形成复合膜，从而实现分子印迹技术与表面等离子共振技术的联用，以提高传感器的特异性和灵敏度。此方法操作较为简单，并且容易找到能够与分子印迹聚合物形成共价或非共价连接的化合物，但存在键结合能力不高，自组装膜易脱落的问题。

1.4 电聚合法

该方法使用裸金芯片为电极，浸入到含有模板分子和单体的电解质溶液中，通过循环伏安扫描等方式，在裸金芯片表面合成分子印迹聚合物，再通过其他方式去除模板分子，得到MIP-SPR芯片。此方法简单，重现性好，并且可以通过控制扫描电压、扫描圈数等参数控制流通电荷数，从而实现分子印迹聚合物厚度的调节，是制备传感器芯片最有潜力的方法[18-19]。

2 分子印迹表面等离子共振传感器用于食品安全分析领域的研究进展

随着纳米技术、膜技术、电化学技术等新技术的发展，MIP-SPR传感器的灵敏度和稳定性得到了一定程度的提高，使MIP-SPR传感技术在农药、兽药、生物毒素等小分子化合物的分析检测中发挥了更大作用。

1998年，Lai等[20]成功制备了茶碱、黄嘌呤和咖啡分子印迹膜SPR传感器，评价了其选择特性，发现茶碱印迹膜SPR生物传感器对于结构极为类似物质无交叉反应性，检出限为0.4 mg/mL，表明MIP-SPR技术可以在保证SPR快速分析的基础上满足与待分析物质的特异性结合。这是首次使用MIP-SPR传感器进行检测分析的报道，此后，MIP-SPR技术在农药、兽药、生物毒素等领域的应用取得了较好发展。

2.1 农药残留的分析

在现有研究报道中，多数是基于抗原抗体反应的SPR芯片用于农药残留的分析检测，主要包括三嗪类除草剂、有机氯和有机磷类杀虫剂以及氨基甲酸酯类杀虫剂等。但与分子印迹技术相联用的报道较少。

Zhao等[21]以甲基丙烯酸(Methyl acrylicacid，MAA)为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene glycol dimethacrylate，EGDMA)为交联剂，利用表面原子自由基聚合作用在裸金芯片表面合成分子印迹膜，特异性地识别大米和大豆中的莠灭净，检出限分别为3.51×10-8，6.19×10-8mol/L，该报道证明了分子印迹传感膜结合SPR检测农药小分子的可行性。Wei等[22]利用Au—S键在裸金芯片表面修饰1层巯基十一烷酸，使用高灭磷作模板，MAA为功能单体，3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯(3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate，TRIM)为交联剂，于紫外光催化下在芯片表面合成分子印迹膜，用以检测油菜和苹果样品中的高灭磷残留，其检出限分别为4.29×10-14mol/L和1.14×10-13mol/L，回收率在96%以上。Dong等[23]采用MAA为功能单体，TRIM为交联剂，在裸金芯片表面通过热引发聚合制备MIP-SPR芯片，并用其检测自来水中的丙溴磷含量，检出限为3.6×10-4μg/mL，回收率为89.81%～100.99%。赵楠等[24]将分子印迹技术与表面等离子共振技术联用，建立了自来水和土壤中磺酰脲类除草剂烟嘧磺隆的检测方法，并探讨了盐酸缓冲溶液pH值对分子印迹膜吸附目标化合物特性的影响。采用紫外引发聚合在裸金芯片表面直接合成分子印迹膜，研究结果表明，盐酸缓冲液pH值在4.5～5.0之间时，分子印迹膜的吸附性能最好，对自来水和土壤的检出限分别为5.62×10-14mol/L和1.61×10-13mol/L，平均回收率为76.6%～85.6%。佘永新[15]在合成以氯磺隆为模板、MAA为功能单体、EGDMA为交联剂的分子印迹聚合物的基础上，加入聚氯乙烯(PVC)作为共聚膜，采用直接物理悬涂法在裸金芯片表面合成MIP-SPR芯片，并优化了MIP与PVC之间的比例，研究发现当MIP和PVC的比例为2.5∶1时，MIP颗粒能够借助于PVC的包埋作用很好地固定于金膜表面。

2.2 兽药残留的分析

目前，有大量利用SPR技术分析激素、β-受体激动剂、抗生素等兽药残留的研究报道[25-29]，均是以抗体和抗原特异性结合为基础，可做到样品的快速分析和连续分析。但基于MIP-SPR技术分析的研究报道较少，尚处于起步阶段。

韦天新等[30-31]利用MIP-SPR技术开展了睾酮、克伦特罗等兽药残留分析的工作。研究人员建立了MIP-SPR分析组织中睾酮的检测方法，首先将裸金芯片浸泡于正十二烷基硫醇中自组装24 h，然后将含有模板分子(睾酮)、功能单体(MAA)、交联剂(EGDMA)和引发剂(AIBN)的混合液于正十二烷基硫醇修饰后的金片上，在紫外灯(λ=365 nm)引发下聚合70 min后，用乙腈-乙酸(8∶2)混合液洗脱模板。研究结果表明，采用紫外灯聚合时分子印迹层的厚度较薄，只有74 nm左右，能够满足SPR分析，并且制得的MIP-SPR芯片有良好的吸收特性以及较低的检出限(1.0×10-12mol/L)[30]。研究人员采用相同的制备方法，建立了快速检测β-受体激动剂克伦特罗残留的MIP-SPR分析方法，通过热聚合方法，在60 ℃条件下热引发聚合6 h，并用乙腈和乙醇洗脱模板分子，其检出限可达1.0×10-15mol/L，该方法具有很好的特异性，对同为β-激动剂类药物的沙丁胺醇无选择性[31]。

硫醇类化合物的S原子与Au表面有着强烈的亲和力，易通过软硬酸碱作用形成Au—S键，因此以烯丙硫醇为媒介可在金膜上引入乙烯基团[32-33]。利用这一性质，在抗生素的残留分析方面,Kara等[34]采用乳液聚合的方法制备了氯霉素分子印迹聚合乙二醇二甲基丙烯酸酯-N-甲基丙烯酰基-L-组氨酸甲酯(Ethylene glycol dimethacrylate-N-methacryloyl-L-histidine methylester，PEDMAH)微粒，再将聚合物微粒修饰分散于含有0.3%叠氮化钠的水溶液中，取一定体积滴加在烯丙硫醇浸泡后引入乙烯基团的裸金芯片上，制得MIP-SPR芯片。利用制得的芯片对蜂蜜中的氯霉素进行分析，其检出限可达40 μg/kg，对芯片的类特异性分析能力评价发现，芯片对CAP的结合能力是福洛芬尼的8.86倍，是甲砜霉素的8.36倍。用乳液聚合的方法制得的分子印迹微粒平均粒径为52 nm，并且在乙烯基化的裸金芯片上能够均匀、单层附着,使芯片控制在一定厚度范围内，从而提高芯片的灵敏度、可重复性和再生性。

Mehmet等[35]采用以阿莫西林为模板、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为功能单体、EGDMA为交联剂、AIBN为引发剂以及pH 7.0的磷酸盐缓冲液为溶剂的分子印迹聚合物体系，将其聚合液旋涂于烯丙硫醇乙烯基化的裸金芯片上，365 nm紫外光条件下聚合1 h，得到裸金芯片表面覆有薄膜的MIP-SPR芯片，并用此芯片分析测定鸡蛋和血浆中的阿莫西林残留。结果发现，当功能单体和模板的比例为1∶2时，其芯片性能最佳，用甲醇作为提取液离心后，用磷酸盐缓冲液对提取液进行稀释后分析，其检出限可达0.022 ng/mL，线性范围为0.1～2.0 ng/mL。

此外，Mehmet等[36]还利用上述方法对血浆中的阿拉米星残留进行分析研究，并优化了裸金芯片乙烯基化过程和分子印迹聚合物合成过程中的各项实验条件。结果表明，将裸金芯片置于浓度为0.3 mol/L的烯丙硫醇中24 h后，可很好地将裸金芯片乙烯基化，MIP合成过程中，采用模板分子和功能单体的比例为1∶2时分子印迹聚合物的性能较好，且采用涂布法能够保证MIP在芯片上均匀分布。将此芯片用于实际血浆样品中阿米卡星的分析，其检出限可达4.3×10-9mol/L，RSD为0.48%。

2.3 违禁添加物残留的分析

与短链的烷基硫醇相比，长链烷基硫醇在裸金芯片表面形成的自组装膜具有更好的润湿性、紧密性、有序性和稳定性[37]。蔡良根首先利用正十二烷基硫醇替代烯丙基硫醇修饰裸金芯片，然后在黑暗环境下将修饰后的芯片浸入二苯甲酮的乙醇溶液中，使光引发剂均匀地固定在芯片表面，最后以苏丹红Ⅰ为模板，MAA为功能单体，EGDMA为交联剂，在365 nm紫外灯的照射下持续2 h或60 ℃真空热聚合6 h即可得到以苏丹红Ⅰ为模板的MIP-SPR芯片，结合性能分析表明：其线性范围为50 ～400 ng/mL，检出限为30 ng/mL，且对4种苏丹红底物均能产生SPR响应，其响应值变化的大小顺序为：苏丹红Ⅰ>苏丹红Ⅱ>苏丹红Ⅲ>苏丹红Ⅳ，表现出良好的选择性[38-39]。

2.4 其他生物物质的分析

Takateru等[40]将裸金芯片浸泡于N,N′-双(丙烯酰)胱胺中30 min后使芯片表面引入乙烯基团，而后将含有模板分子溶菌酶、功能单体丙烯酸、交联剂二甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾和一定量NaCl的分子印迹聚合体系滴加于乙烯基化的芯片表面，在36 ℃条件下引发游离基聚合反应3 h后得到MIP-SPR芯片，并应用此芯片进行了溶菌酶、核糖核酸酶A、细胞色素C、肌红蛋白以及乳白蛋白的分析测定。研究结果发现，分子印迹聚合体系中加入40 mmol/L NaCl时，芯片对上述几种物质的吸附响应值最大，且响应值变化大小顺序为：溶菌酶>细胞色素C>核糖核酸酶A>肌红蛋白>乳白蛋白。这是首次使用MIP-SPR技术分析蛋白质类物质，研究还发现，加入较低浓度的NaCl加入能够显著减少蛋白与聚合物的非特异性结合，从而提高印迹聚合物的选择性。此研究结果提供了一种能够增强蛋白质印迹选择性的方式。

2.5 金属离子残留的分析

在制备金属离子印迹聚合物时常需要以金属离子螯合物、金属有机化合物作为模板，因此在制备前需先选择或者合成合适的金属离子螯合物和金属有机化合物。Sener等[41]利用半胱氨酸、NaNO2、K2CO3和甲基丙烯酰氯制备了N-甲基丙烯酰基-(L)-胱氨酸甲酯(N-methacryloly-(L)-cysteinemethylester,MAC),再将MAC溶解于硝酸银溶液中得到MAC-Ag+螯合物；在此基础上，加入亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂、丙烯酸(AA)为功能单体，得到MIP混合体系。取一定量上述体系滴加至裸金芯片表面，紫外光395 nm条件下照射30 min即可得到以MAC-Ag+螯合物为模板的MIP-SPR芯片，采用此芯片对不同浓度的Ag进行分析，效果较好，且此芯片对Ag的选择性大于Cu，Pb及Ni。

3 分子印迹表面等离子共振传感器的发展新趋势

3.1 基底膜选择

除了金属金以外，银也可以产生表面等离子共振(SPR)现象。Verma等[42]将银均匀地沉积在PK7玻璃基底上制成裸银芯片，以四环素和土霉素为模板分子，丙烯酸为功能单体，亚甲基双丙烯酰胺为交联剂在银芯片上合成了能够特异性识别这2种四环素药物的分子印迹传感器芯片，并将此芯片用于水溶液中四环素和土霉素的分析，结果发现，芯片对待测物的检测范围均为0～0.96 μmol/L。

除了对金属的改变外，研究人员也尝试使用其他材料作为沉积金属的基底。使用聚合物纤维(Polymeric fibers，POFs)代替玻璃(石英纤维)用于SPR传感器，可以大大减少芯片的成本。POFs具有灵活易操作、易生产、能够承受小半径弯曲的优点，现已被广泛应用于传感器中[43]。Cennamo等[44]以锥度比为1.8的POFs代替玻璃基底，在其上沉积60 nm左右的金，并适当改装后得到SPR传感器，之后在金表面以L-尼古丁为模板分子、MAA为功能单体、二乙烯基苯(Divinylbenzene，DVB)为交联剂得到了L-尼古丁分子印迹聚合物的传感器芯片，并进行尼古丁的检测分析。制得的芯片可完全辨别区分L-和D-尼古丁，且灵敏度与POFs的锥度比相关，其成本也大大降低。尼古丁为小分子化合物，分子量只有162.24，因此，此改装方法也可作为农兽药等小分子化合物低成本SPR传感分析的参考。

3.2 MIP-SPR芯片的制备方法

电聚合法可以通过控制扫描电压、扫描圈数等参数控制流通的电荷数，以实现分子印迹聚合物厚度的调节，并且制得的MIP-SPR芯片表面分子印迹聚合物分布均匀，这是目前制备传感器芯片最有潜力的方法。

Gupta等[45]以3-氨基苯磺酸(3-APBA)为功能单体，葡萄球菌肠毒素B(SEB)为模板，裸金芯片为工作电极，电解液为0.05 mol/L NaClO4，扫描速率为0.02 V/s，采用三电极工作系统在0.0～1.1 V电压范围内，原位电聚合法扫描数圈即可得到MIP-SPR芯片，采用PBST(PBS+0.05% Tween-20)缓冲液电化学洗脱模板，并优化了SPR分析过程中的温度和缓冲液pH值等条件。采用此芯片对SEB进行分析，其检出限可达0.05 fmol/L。在此基础上,Gupta等[46]采用相似的方法对军事领域饮用水中的T-2毒素进行分析测定，其检出限可达0.05 pg/mL。Dutta等[47]采用相似的电聚合MIP-SPR芯片方法对多巴胺进行测定，并采用电化学方法以0.1 mol/L HCl溶液洗脱模板分子。Wang等[48]也采用相类似方法对血浆中的血红蛋白进行了分析测定，并将芯片上50 nm左右的金膜改变为金/铬复合膜(金45 nm，铬2 nm)，在对缓冲液pH值、离子强度等条件进行优化后，其检出限可达0.000 435 mg/mL。

基于电聚合技术的MIP-SPR传感器，具有膜厚易控制，分子印迹聚合物在裸金芯片表面分布均匀，性能稳定等优点，引起了研究人员的关注。但此技术存在以下问题：①单体选择较盲目，且无理论依据。针对不同的印迹分子，目前功能单体的选择仍主要依赖于文献报道或研究人员的工作经验，缺乏相应的理论指导。随着计算机技术及量子化学的发展，尝试建立不同单体和模板分子之间的相互作用模型，为单体的筛选提供了理论依据，将大大减少功能单体选择的盲目性。②电聚合法和其他制备方法相结合，发展杂化MIP-SPR的制备方法。电聚合法制备简单、厚度可控制、均一稳定，但其结构单一；化学聚合法能够得到高度交联的立体化分子印迹聚合物网络，但其在裸金芯片的表面固定存在诸多问题。若能采用化学方法制备分子印迹聚合物，再采用电聚合的方法将印迹聚合物颗粒固定到裸金芯片表面，制备新型杂化的分子印迹聚合物，将充分发挥二者的协同效应，丰富传感器的性能[49]。

3.3 纳米材料放大SPR信号

传统的SPR传感器在检测小分子物质(分子量小于1 000 Da)或低浓度物质时，由于小分子在界面处的结合不能够引起足够大的折射率变化，从而无法用于超灵敏检测分析。此外，MIP与SPR技术相结合时，在金膜上修饰绝缘的分子印迹聚合物后，SPR芯片响应值的变化很大程度上依赖于分子印迹层的厚度及其介电常数。因此，在分子印迹层厚度一定的情况下，可采取措施增强SPR效应放大共振信号，目前研究人员主要通过引入纳米材料来提高SPR传感器的灵敏度，常用的有AgNPs，PdNPs，AuNPs，PtNPs，TiO2，Fe3O4，碳纳米管和石墨烯等[50-62]。

Matsui等[61]应用金纳米粒子增强SPR信号，结合MIP技术在小分子物质分析方面做了大量的研究工作。其在烯丙基化和硫代癸烷化的裸金芯片间加入含有模板、功能单体和交联剂的分子印迹混合液，60 ℃下反应4 h后，将硫代癸烷化的芯片移去得到MIP-SPR芯片，而后将含有金纳米粒子的混合液沉积在MIP-SPR芯片上。研究发现经金纳米粒子修饰的MIP-SPR芯片比未修饰的芯片有更高的SPR响应。在此基础上，采用相类似的方法分析乙腈中的小分子农药阿特拉津残留，其检出限可达5 pmol/L[63]。此外，Taguchi等[64]在对内分泌干扰物双酚A的残留分析中，也采用金、银纳米粒子提高SPR的分析能力。

Yao等[65]采用Fe3O4磁纳米粒子以放大SPR信号检测毒死蜱(Chlorpyrifos，CPF)。首先其将Fe3O4,CPF和多巴胺在一定条件下发生聚合反应生成毒死蜱印迹聚多巴胺磁纳米粒子(Fe3O4@polydopamine nanoparticles，Fe3O4@PDA NPs)后，采用一定方式洗脱模板CPF；并将裸金芯片进行了如下改装：在巯基十一烷酸的帮助下在金表面自组装1层羧基，并用EDC/NHS将羧基激活，通入乙酰胆碱酯酶(AChE)使得AChE的氨基与金膜上的羧基通过酰胺共价键连接，并用乙醇胺封闭未反应的羧基。由于Fe3O4@PDA NPs具有良好磁性，使其能够在复杂基质中将目标化合物分离并富集；Fe3O4@PDA NPs的比表面积很大，有丰富的结合位点，结合能力强。与改装的芯片相结合对CPF进行测定，其SPR响应值可产生较大的变化，能够用于复杂环境中农药毒死蜱的残留分析。

此外，Willner等[66-67]先后制备了对爆炸物和抗生素响应灵敏的分子印迹SPR传感器。该爆炸物传感器的制备方法是以裸金芯片作为金电极，在其表面先自组装一层对巯基苯胺分子，然后将该电极置于含有对巯基苯胺及巯基乙磺酸修饰的金纳米粒子及伪模板的溶液中，采用循环伏安法制得聚合物膜传感器。该SPR印迹传感器对季戊四醇四硝酸酯的检出限为200 fmol/L，对硝酸甘油的检出限为20 pmol/L，对乙烯乙二醇二硝酸盐的检出限为400 fmol/L。抗生素印迹的SPR传感器与爆炸物印迹的SPR传感器制备过程相类似，但单体与模板间的结合力不同。爆炸物与聚合物间的结合力为分子间作用力，而多羟基抗生素分子新霉素、卡那霉素、链霉素与聚合物间的结合力为共价键。因此，在抗生素印迹聚合膜的电化学制备过程中，金纳米粒子除了修饰对巯基苯胺和巯基乙磺酸外，还修饰了对巯基苯硼酸层。对巯基苯硼酸可通过共价键形式与含多羟基的新霉素、卡那霉素、链霉素分子形成硼酸酯，从而将模板分子固定在聚合物骨架中。该传感器检测新霉素、卡那霉素、链霉素的灵敏度可达pmol/L～fmol/L水平。因此，将电化学聚合技术、分子印迹技术和纳米技术相结合，应用于MIP-SPR芯片的制备过程中，充分发挥它们的协同效应，制备高选择性、高灵敏度且性能稳定的传感器，是可以满足食品中有害物质痕量分析需求的一种手段。

4 展望与结语

近年来,由于MIP-SPR技术具有分析步骤简单、无需样品前处理、可重复使用等优点，在食品安全领域的应用越来越广泛，但对小分子物质的分析检测还存在响应偏低、检测效率不高、成本较高等问题。因而在今后研究中，可着力于以下3个方面：①提高芯片基底膜的负载量。通过改善SPR芯片基底膜的材料性质，如在制备裸芯片时置入Ag等元素以提高光学信号，或通过负载石墨烯、磁性纳米粒子等纳米材料改善SPR对目标物的反应效率。②突破制备方法局限性。传统聚合方法存在两个问题，一是不能提供足够薄的涂层，并使之在适当时间内达到聚合平衡；二是被分析物与芯片结合产生的信号变化太小，以致难以被检测到。而使用光化学方法制备的分子印迹传感器或采用电合成方法制备MIP-SPR芯片有望解决此问题。③高通量、多参数检测。随着SPR图像检测技术和微流控芯片技术的发展，通过高精度成像机构，配合微机电系统(MEMS)技术加工的多通道微流控芯片，可对阵列芯片上的每个单元进行精确的液体操控，辅以全自动的进样装置，可以连续24 h自动化工作，有望实现对成百上千个反应的同时检测。这就需更多学者进行更深入研究，以充分发挥MIP-SPR传感器的优势，从而实现其市场化应用。相信随着各种新型技术，如纳米技术、膜技术、光纤技术、电化学技术等高新技术的集成与应用，必将进一步提高分子印迹SPR传感器的灵敏度和分析效率，实现小分子物质的快速检测，从而使SPR技术在食品安全领域发挥更大的作用。

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Recent Advances in Application of Surface Plasmon Resonance Sensors Based on Molecular Imprinted Polymers in Food Safety Detection

YAO Ting1,LI Teng-fei2,QIN Yu-chang3,WANG Jing2,ZHAO Zhen1,GU Xu1*,SHE Yong-xin2*

(1.Feed Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081，China;2.Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-Products,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081，China;3.Institute of Food and Nutrition Development,Ministry of Agriculture,Beijing 100081，China)

With the advantages of high selective discrimination,good stability and simple preparation, the molecular imprinted polymers(MIPs) can be modified on surface plasmon resonance sensors,in order to study the binding properties and interactions between molecules.The sensitivity of surface plasmon resonance(SPR) sensors,based on molecular imprinted technology(MIP-SPR),was improved a lot with applications of quantum dot and other nanomaterials like graphene,and therefore,promoting the application of this technology in the food safety analysis.In this paper,the preparation technologies,analysis principles and advantages of MIP-SPR sensors were briefly introduced,and its new applications in food safety were deeply analyzed.Finally,the development trends of MIP-SPR sensors were discussed.

molecular imprinted; surface plasmon resonance(SPR); food safety

2014-09-16；

2014-10-28

公益性行业农业科研专项(201203088)；中央级公益性科研院所基本科研业务经费(0032014017)；现代农业产业技术体系北京市家禽创新团队专项基金项目(C21108)；国家自然科学基金项目(31260620，31471654)；引进国际先进农业科技计划(2011-G5(2))

10.3969/j.issn.1004-4957.2015.02.020

O657.1；G353.11

A

1004-4957(2015)02-0237-08

*通讯作者：谷 旭，博士，研究方向：饲料及畜产品安全与检测技术，Tel：010-82106069，E-mail：guxu0108@126.com 佘永新，研究员，研究方向：高分子仿生识别技术及传感器应用，Tel：010-82106513，E-mail：0891syx@163.com