DOI:10.1016/j.msec.2020.111401
準確、快速地檢測有害分子、微生物、污染物和毒素目前仍然是一項全球性挑戰。黃曲霉毒素B1（AFB1）是一種有毒有害的真菌產物，對人類和動物具有致癌、致突變和免疫抑制作用。因此，食品和飲料中AFB1的篩查對預防食源性疾病具有重要意義。在本研究中，在具備集成聚丙烯腈/氧化鋅（PAN/ZnO）納米纖維的微流控設備中檢測到AFB1分子，該納米纖維由靜電紡絲和原子層沉積（ALD）技術制備而成。對PAN/ZnO納米纖維進行了結構和光學分析，并將具有最合適特性的樣品用于AFB1檢測。為了獲得對AFB1的生物識別層，分別使用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）、戊二醛（GA）、牛血清白蛋白（BSA）和單克隆抗體（抗AFB1）對PAN/ZnO樣品進行了修飾。隨后，將基于光致發光（PL）的免疫傳感器整合到微流體單元中，并進行AFB1檢測。分析了由AFB1和抗AFB1復合物形成引起的PL變化機理。該方法能夠檢測最低濃度（LOD）約39 pg/ml的AFB1，而靈敏度范圍評估為0.1-20 ng/ml。所獲得的LOD和靈敏度值以及檢測方法的簡便性，使該方法具有進一步的應用前景。
圖1.（a）實驗裝置的照片，其中（1）-帶管的微流體單元；（2）-AFB1樣本；（3）-蠕動泵；（4）-AFB1廢物；（5）-激光；（6），（7）和（8）-鏡子和透鏡系統，（9）-集光器。（b）在PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1結構上基于PL的AFB1檢測的實驗設置方案。
圖2.PAN/ZnO納米纖維的SEM圖像：（a-c）不同放大倍數的PAN/ZnO50nm頂視圖；單納米纖維的芯鞘結構（厚度約50nm）（d）；PAN/ZnO20nm納米纖維的晶體結構（e-f）。
圖3.PAN/ZnO納米纖維的TEM圖像：ZnO層20nm（c，e，f）；ZnO層50nm（a，b，d）。
圖4.PAN/ZnO納米纖維的XRD光譜（a）和ZnO層厚度為20nm的單納米纖維的EDX映射（b）。
圖5.具有不同厚度ZnO層的PAN/ZnO納米纖維的PL光譜（a）和（b）用高斯函數計算出的PL解卷積；插圖-ZnO納米結構中可能的光學躍遷及其能量，其中有自由激子（FE），單電離的氧空位（Vo+），雙電離的氧空位（Vo++）和氧間隙（Oi）。
圖6.逐步生物功能化過程（a）和（b）以下生物功能化階段的FTIR光譜：深藍色-PAN/ZnO20nm塊狀樣品；明亮的藍線-PAN/ZnO20nm/APTES；綠色-PAN/ZnO20nm/APTES/GA；紅線-PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1。
圖7.達到穩態條件后，在含樣品的不同AFB1濃度（從下到上）中孵育后，PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1生物傳感器的光致發光光譜；（b）在PL峰值位置（λ=565nm）測得的響應曲線。
圖8.兩種類型表面修飾的ZnO納米層的能帶圖示意圖：PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1/BSA（a）和PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1/BSA＆AFB1（b）。躍遷1是在紫外光照射下電子-空穴對的激發，2-電子到缺陷能級的非輻射躍遷，3是輻射躍遷，即可見區域中的PL，4-空間電荷區域（SCR）中的非輻射躍遷，5'表示電子從表面遷移到ZnO內部，5''表示空穴從內部遷移到ZnO界面。
圖9.PL峰值最大值（在λ=565nm時）與AFB1濃度的關系；（b）分析物（AFB1）與PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1結構相互作用的等溫線；（c）計算PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1結構對AFB1的敏感性。
圖10.通過熒光共聚焦顯微鏡獲得的圖像：（a）塊狀PAN/ZnO20nm納米纖維（b）和PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1結構。（c）PAN/ZnO20nm/APTES/GA/Anti-AFB1時間分辨PL強度，AFB1的濃度為10 ng/ml。
