基于適配體識別的電化學分析方法在雙酚A檢測中的應用研究進展

袁京磊

摘 要：雙酚A（Bisphenol A，BPA）是由丙酮和苯酚縮合而成，曾被廣泛用于奶瓶、食品包裝材料等產品的生產。人體可通過空氣吸入、皮膚接觸和膳食攝入等多種途徑暴露于BPA類化合物，而膳食攝入是最主要的暴露途徑。實現對食品中BPA的快速檢測，是保障人們避免暴露于BPA的重要途徑之一。本文總結了基于適配體識別的電化學分析方法在雙酚A檢測中的應用研究，以期為實現BPA的快速、高效地檢測提供方法和思路。

關鍵詞：雙酚A;適配體;電化學;研究進展

Progress on Application of Electrochemical Analysis Methods Based on Aptamer Recognition on the Detection of Bisphenol A

YUAN Jinglei

（Pingyi County Center for Inspection and Testing， Pingyi 273300， China）

Abstract： Bisphenol A（BPA） is condensed from acetone and phenol， and has been widely used in the production of milk bottles， food packaging materials and other products.The human body can be exposed to the BPA class of compounds through various pathways， such as air inhalation， skin exposure， and dietary intake， and dietary intake is the main route of exposure.The rapid detection of BPA in food is one of the important ways to ensure that people can avoid exposure to BPA.This paper summarizes the application of the electrochemical analysis method based on aptamer recognition in bisphenol A detection， in order to provide methods and ideas for the rapid and efficient detection of BPA.

Keywords： bisphenol A; aptamer; electrochemical; progress

雙酚A（Bisphenol A，BPA）是一種常見化工原料，廣泛用于生產環氧樹脂、聚碳酸酯等高分子材料。BPA是一種典型的環境內分泌干擾物，通過調控雌激素受體介導的信號通路，能夠對生殖系統、肝臟、乳腺產生損傷，同時與肥胖癥、糖尿病以及胎兒畸形也存在關聯，對人們的健康有一定的影響。

1 適配體

適配體是一種DNA或RNA分子，它能夠與其目標物質高親和力和特異性的結合。適配體通常通過SELEX技術從一個含有1013～1015隨機序列的DNA或RNA庫中篩選得到。由于適配體具有穩定、易于合成、反復使用、易于保存和化學修飾的優點，已被廣泛地應用到食品安全檢測中。

2 電化學分析方法

電化學分析法是根據溶液中物質的電化學性質及其變化規律，建立在以電位、電導、電流和電量等電學量與被測物質某些量之間的計量關系的基礎上，對組分進行定性和定量的儀器分析方法，主要有電導法、電位滴定法、電解分析法、電化學阻抗譜、伏安法和溶出伏安法等。由于具有靈敏度高、準確度高、檢測范圍寬、設備簡單和操作簡便等優勢，電化學分析方法在食品中有害物質（如食源性致病菌、生物毒素、重金屬離子、藥物殘留等）的檢測方面有較多的應用。

3 BPA傳統的檢測方法

BPA傳統的檢測方法主要是國標法，雖然能夠實現對BPA的準確檢測，但檢測過程需要借助液相色譜儀、氣相色譜儀、高效液相色譜儀等大型儀器設備，存在操作復雜、檢測時間長、成本昂貴等劣勢，難以實現對BPA的快速檢測。

4 基于適配體識別的電化學分析方法在BPA檢測中的應用

基于適配體識別的電化學分析方法具有高特異性、選擇性、靈敏度等優勢，能夠實現對目標物質的快速、準確地檢測，且無需依賴大型、復雜的儀器設備。因此，基于適配體識別的電化學分析方法在BPA檢測中的應用比較多，為實現BPA的快速、準確、高效檢測提供了實例。TSEKELI等[1]基于聚丙烯亞胺樹枝狀聚合物-碳納米纖維復合材料（CNFs-PPI）固定平臺，設計了一種用以檢測BPA的適配體傳感器，氨基修飾的適配體以戊二醛為交聯劑固定在玻碳電極上的CNFs-PPI平臺上，實現了對BPA的檢測。該適配體傳感器檢測BPA的范圍為1～

10 nmol/L，差分脈沖伏安法、電化學阻抗譜對BPA的檢測限（LOD）分別為0.03、0.06 nmol/L，應用該適配體傳感器對水樣中的BPA進行檢測，回收率在91.8%～100.3%，且在干擾物質存在的情況下，對BPA具有良好的選擇性和重復性，相對標準偏差為3.8%。SONG等[2]設計了一種基于多組分AgMo異質結構的電化學適配體傳感器，實現了在不同環境下超靈敏檢測BPA;該方法的檢測范圍為1～

1 000 fg/mL，LOD為0.2 fg/mL，具有高選擇性和良好的穩定性、重現性、可再生性和在不同情況下的適用性。NODEHI等[3]在電沉積的納米多孔金電極上制備了一種簡單、靈敏的電化學適配體傳感器;該方法的線性范圍為10～1 200 pmol/L，LOD為

3.65 pmol/L，且對食品樣品中的BPA具有高靈敏度和選擇性。LI等[4]基于Ru（bpy）32+封裝的鈦-MIL-125金屬-有機骨架，設計了用于BPA檢測的電化學發光適配體傳感器;將Ru（bpy）32+封裝的MIL-125滴在玻碳電極上作為工作電極;再將硫醇基修飾的BPA適配體通過Ti-S鍵結合到工作電極上，由于適配體和BPA之間以高特異性和親和力結合，電化學發光的信號被顯著抑制，從而實現了對BPA的檢測;該方法的線性范圍為1.0×10?12～1.0×10?6 mol/L，LOD為6.1×10?13mol/L。YAO等[5]通過將適配體固定在由氮硫摻雜的石墨烯量子點和納米金修飾的玻碳電極上，開發了一種用于測定BPA的高靈敏電化學傳感器，該傳感器線性范圍為0.1～10 μmol/L，LOD在0.03 μmol/L左右;對自來水樣品進行加標回收實驗，回收率范圍為82.6%～107.0%。姜夢凡等[6]基于BPA與其適配體互補鏈（cDNA）對適配體的競爭結合作用構建了檢測BPA的電化學傳感器;將制備的納米金與二硫化鉬的納米復合物修飾到玻碳電極表面。通過巰基修飾的cDNA與適配體雜交反應，生成雙鏈DNA，通過Au-S鍵的化學吸附作用，將雙鏈DNA修飾到電極表面;利用具有卟啉平面結構的氯化血紅素在雙鏈DNA溝槽中的嵌插作用，制備了電化學傳感器。基于氯化血紅素對于雙氧水和對苯二酚的化學反應的電催化作用，建立了差分脈沖伏安法檢測BPA的方法，該方法的線性范圍為

1.0 nmol/L～10.0 μmol/L，LOD為0.8 nmol/L，該方法具有較強的穩定性與選擇性，并可用于實際樣品中BPA的檢測。TSEKELI等[7]基于碳納米纖維-銀納米顆粒復合材料的固定平臺，設計了一種用于檢測BPA電化學適配體生物傳感器;該傳感器的線性范圍為0.1～10 nmol/L，使用方波伏安法的LOD為0.39 nmol/L;該生物傳感器在100倍濃度干擾物質存在的情況下，具有良好的選擇性，并成功用于實際水樣中BPA的檢測。

此外，ZHAO等[8]基于單壁碳納米管（SWCNT）作為進一步信號放大的電催化探針，設計了一種新型“信號開啟”電化學適配體傳感器，用于超靈敏和特異性測定人血清和湖水中的BPA;首先應用多壁碳納米管、氨基功能化磁鐵礦和納米金粒子對玻碳電極表面進行改性，并形成具有導電性、穩定性和生物相容性能的納米材料薄膜，再通過與適配體互補DNA雜交將BPA適配體固定到傳感器上;在BPA存在下，適配體與其結合，BPA-適配體結合物從電極上釋放出來;后續加入的SWCNT和互補DNA快速組裝，該“信號開啟”電化學適配體傳感器從而實現信號的雙重放大;該方法的檢測范圍為10-19～

10-14 mol/L，檢出限為0.08 amol/L，且成功用于測定人血清和湖水中的BPA。ZHANG等[9]設計了一種簡單、靈敏的電化學發光適配體傳感器用于BPA的檢測;該方法的線性范圍為2.0 pmol/L～50 nmol/L，LOD為1.5 pmol/L，且成功應用于飲料樣品中BPA的檢測。YU等[10]基于單鏈DNA（ssDNA）-亞甲基藍（MB）復合物開發了一種用于測定BPA的電化學適配體傳感器。BPA特異性適配體是一種具有發夾結構的ssDNA，它被固定在低成本的塑料電極上，作為識別元件和信號放大平臺，然后將MB插入適配體中作為信號探針。由于DNA構象的變化，嵌入的MB在與BPA相互作用時被釋放，從而導致電化學響應的降低。該方法的線性范圍為0.001～100 μg/L，LOD為0.4 ng/L。LIU等[11]將聚乙烯亞胺功能化氮摻雜碳納米點復合材料（NCDs@PEI）作為共反應物、Ru（bpy）32+納米片（RuNSs）作為發光體，構建了一種檢測BPA的電化學發光適配體傳感器。由于NCDs和PEI對RuNSs的雙重改進功能，該電化學發光適配體傳感器表現出優異的電化學發光性能;該電化學發光適配體傳感器的線性范圍為1.0×10-10～1.0×

10-4 mol/L，LOD為3.3×10-11 mol/L，具有良好的穩定性和可重復性。應用該電化學發光適配體傳感器對水樣中的BPA進行檢測時，得到的結果與高效液相色譜-紫外光譜方法得到的結果一致，驗證了其良好的準確性。

5 展望

隨著人們對BPA危害的研究不斷深入及對食品中BPA含量的重視程度不斷提高，基于適配體識別的電化學分析方法在食品中BPA的檢測中將發揮越來越重要的作用。同時，隨著適配體篩選技術的不斷發展，其篩選的效率將不斷提高，越來越多的食品中有害物質的適配體將通過篩選得到，基于適配體識別的電化學分析方法在其他食品有害物質的檢測中將會有越來越廣泛的應用。

參考文獻

[1]TSEKELI T R， SEBOKOLODI T， SIPUKA D S， et al. A poly （propylene imine） dendrimer-Carbon nanofiber based aptasensor for bisphenol A in water[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry，2021，901：115783.

[2]SONG Y P， XU M R， LI Z Z， et al. Ultrasensitive detection of bisphenol A under diverse environments with an electrochemical aptasensor based on multicomponent AgMo heteronanostructure[J].Sensors and Actuators B： Chemical，2020，321：128527.

[3]NODEHI M， BAGHAYERI M， BEHAZIN R， et al. Electrochemical aptasensor of bisphenol A constructed based on 3D mesoporous structural SBA-15-Met with a thin layer of gold nanoparticles[J]. Microchemical Journal， 2021，162：105825.

[4]LI J X， SHAN X L， JIANG D， et al. An electrochemiluminescence aptasensor based on Ru（bpy）32+ encapsulated titanium-MIL-125 metal-organic framework for bisphenol A assay[J]. Microchimica Acta，2020，187（4）：227.

[5]YAO J， LI Y， XIE M， et al. The electrochemical behaviors and kinetics of AuNPs/N， S-GQDs composite electrode： A novel label-free amplified BPA aptasensor with extreme sensitivity and selectivity[J]. Journal of Molecular Liquids，2020， 320：114384.

[6]姜夢凡，康天放，魯理平.基于Au-MoS2和hemin的雙酚A電化學適配體傳感器研究[J].化學研究與應用，2019，31（2）：261-270.

[7]TSEKELI T R， TSHWENYA L， SEBOKOLODI T I， et al. An Electrochemical Aptamer Biosensor for Bisphenol A on a Carbon Nanofibre-silver Nanoparticle Immobilisation Platform[J]. Electroanalysis， 2021，33（9）：2053-2061.

[8]ZHAO Z， ZHENG J， NGUYEN E， et al. A novel SWCNT-amplified “signal-on” electrochemical aptasensor for the determination of trace level of bisphenol A in human serum and lake water[J]. Microchimica Acta， 2020，187（9）：500.

[9]ZHANG H F， LUO F， WANG P L， et al. Signal-on electrochemiluminescence aptasensor for bisphenol A based on hybridization chain reaction and electrically heated electrode[J]. Biosensors and Bioelectronics， 2019，129：36-41.

[10]YU Z H， LUAN Y N， LI H Y， et al. A disposable electrochemical aptasensor using single-stranded DNA–methylene blue complex as signal-amplification platform for sensitive sensing of bisphenol A[J]. Sensors and Actuators B： Chemical，2019，284：73-80.

[11] LIU X H， LUO L J， LI L B， et al. An electrochemilu-

minescence aptasensor for analysis of bisphenol A based on carbon nanodots composite as co-reaction of Ru（bpy）32+ nanosheets[J]. Electrochimica Acta， 2019，319：849-858.