以下文章来源于One Health Advances ，作者OHAD
A free elution immunoassay for chloramphenicol in chicken and egg after magnetic ZIF-8 adsorption separation
第一作者：张亮、王嗣涵
通讯作者：沈建忠、江海洋
研究背景
氯霉素（CAP）是禽类养殖中禁止使用的抗菌药物，开展禽蛋食品中CAP的快速检测是保障动物源性食品安全的重要工作。鸡肉和鸡蛋作为复杂固态基质，对其中CAP的前处理效果可直接影响CAP快速检测的灵敏度和准确性。目前，鸡肉和鸡蛋中CAP的分离和富集主要依赖传统的固相萃取柱和免疫磁分离提取技术。而传统前处理方法需要提取、浓缩、复溶等操作，耗时耗力且提取效率不理想。因此，亟需开发一种便捷高效的CAP前处理检测一体化方法。
ZIF-8作为经典的金属有机框架（MOF）材料，因具备MOF典型的大比表面积、高孔隙率和结构可调性，故拥有优异的吸附和分离性能。此外，通过调整有机配比可合成不同晶体形貌的ZIF-8，而特定晶向的ZIF-8可以获得对氯霉素的良好吸附选择性。
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本研究利用磁性颗粒修饰的（011）晶向的ZIF-8（mZIF-8）作为吸附剂，对鸡肉和鸡蛋中的CAP进行高效分离和富集，并结合免洗脱ELISA，建立了鸡肉/蛋中CAP的快速前处理和检测一体化技术。结果显示，mZIF-8可有效降低鸡肉/蛋的基质效应。本方法为利用MOF吸附小分子化合物后的免洗脱ELISA技术提供了理论依据，并为后续开发CAP的快速定量检测产品提供了技术支持。
（1）本研究以磁珠水溶液为自组装体系，采用恒温（298K）一步法动力学控制并合成ZIF-8晶体，所得产物主要拆分为（001）晶向的正六面体构型、（001）和（011）晶向的截角十二面体构型，以及最稳定的（011）晶向的菱形十二面体构型（图1）。将mZIF-8晶体设计结构与SEM和EDS表征后发现，mZIF-8结晶度良好，尺寸控制合理，晶体形貌清晰，元素分布准确，超顺磁性良好。
图1 mZIF-8（011）的晶体表征
（2） Zeta电位测试结果显示，CAP带负电荷（−3.0 mV），mZIF-8带正电荷（18.3 mV），mZIF-8吸附CAP后整体仍带正电荷（14.7 mV），表明mZIF-8和CAP之间存在静电相互作用。对mZIF-8吸附CAP前后进行FTIR表征，结果显示，mZIF-8中咪唑环由1 423 cm−1蓝移至1 421 cm−1，CAP苯环C=C振动从1 579 cm−1红移至1 592 cm−1，表明mZIF-8咪唑环和CAP苯环间存在π-π电子作用；XPS表征结果显示，mZIF-8吸附CAP后在200.77 eV结合能处新出现了氯元素（Cl2p）峰，表明氯霉素与mZIF-8发生了化学吸附。进一步对mZIF-8吸附CAP进行分子对接模拟，mZIF-8中的H与CAP分子中的O发生氢键弱相互作用（氢键角度147.686°，键长2.091 nm）（图2）。
图2 mZIF-8对CAP的吸附机制表征
综上，M-ZIF-8对CAP的吸附机制主要是π-π电子堆积、氢键相互作用，以及MOFs开放金属中心的正电荷与目标药物负电荷之间的静电作用。
（3）通过优化吸附剂用量、吸附时间、溶液pH和溶液盐离子强度，以获得最佳前处理条件建立基于mZIF-8为前处理吸附净化材料的高效CAP前处理技术。结合洗脱和免洗脱ELISA，实现复杂样品中CAP的定量检测。经测试，洗脱ELISA和免洗脱ELISA两种方法在鸡肉样品中的LOD分别为0.43 ng/g和1.18 ng/g，添加回收率分别为84.87%~97.56%和80.43%~92.55%（变异系数小于12.9%）；在鸡蛋样品中LOD分别为0.41 ng/g和0.64 ng/g，添加回收率分别为88.09%~98.42%和82.46%~94.95%（变异系数小于10.7%）。
编辑荐语
氯霉素已在动物养殖业中禁止使用，但因其抗菌谱广、价格低等特点，仍存在违禁使用的现象，对其进行快速、准确、现场检测是保障动物源食品安全的重要手段。当前，现场快速检测方法主要以免疫层析试纸条和酶联免疫吸附试剂盒为主。在测定鸡肉和鸡蛋等固相基质样品时，复杂的样品前处理成为制约现场检测效率的关键因素。该研究以磁性ZIF-8（011）为前处理吸附材料，开发了可从鸡肉和鸡蛋中快速提取并分离氯霉素的免洗脱ELISA方法。在保证检测灵敏度的同时，极大地简化了氯霉素的前处理程序，缩短了靶标吸附和分离时间，为氯霉素的现场快速一体化检测技术提供了新思路。
作者介绍
第一作者：张亮
中国农业大学动物医学院基础兽医系2020级硕士研究生，主要进行功能化MOFs材料对兽用抗生素的快速免疫检测技术应用。曾获得中国农业大学学业二等奖学金，中国农业大学2023届优秀毕业生等荣誉。主要成果发表在Food Chemistry、One Health Advances等期刊。
第一作者：王嗣涵
中国农业大学动物医学院沈建忠院士团队2022级博士后，主要从事功能化MOFs超微粒及亚微米芯片对食源性致病菌、耐药基因、兽药抗菌药物的电化学检测技术开发。相关成果发表在ACS Sensors、 Biosensors & Bioelectronics、Sensors and Actuators B等期刊。
通讯作者：江海洋
中国农业大学博士生导师，教授，入选国家高层次人才特殊支持计划、科技部中青年科技创新领军人才。主要从事食品中有害物残留检测技术、高效样品前处理技术、药物动力学等方面的教学和科研工作。在Sensors and Actuators: B. Chemical、Food Chemistry、Microchimica Acta、Analytical Chemistry等期刊上发表论文200余篇，其中以第一作者或通讯作者发表SCI收录论文60余篇。
通讯作者：沈建忠
中国工程院院士，教育部人才项目特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，国家百千万工程领军人才。现任中国农业大学动物医学院院长。主要从事兽医公共卫生领域下动物源性食品安全、动物源病原微生物耐药、新兽药创制等研究工作。在The Lancet Infectious Diseases、Nature Microbiology、Analytical Chemistry等国内外学术期刊发表论文450余篇，其中SCI收录300余篇，引用11 000余次；获国家发明专利授权70余项。
原文链接
Zhang, L., Wang, S., Xiong, J. et al. A free elution immunoassay for chloramphenicol in chicken and egg after magnetic ZIF-8 adsorption separation. One Health Adv. 1, 15 (2023).
https://doi.org/10.1186/s44280-023-00016-w
转自：“BMC科研永不止步”微信公众号
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