Biopolym. Cell. 2021; 37(5):346-356.
Молекулярная и клеточная биотехнологии
Валидация сенсорной системы на основе МИП мембран и смартфона и ее использование для анализа реальных образцов
1Яринка Д. В., 1Сергеева Т. А., 2Пилецкая О. В., 3Линник Р. П., 4Антонюк М. З., 5Бровко А. А., 2Пилецкий С. А., 1Ельская А. В.
  1. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03143
  2. Университет Лестера
    Юнивесити роад, Лейчестер LE1 7RH, Великобритания
  3. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
    ул. Владимирская, 64, Киев, Украина, 01601
  4. Национальный университет «Киево-Могилянская академия»
    ул. Г. Сковороды 2, Киев, Украина, 04655
  5. Институт химии высокомолекулярных соединений НАН Украины
    Харьковское шоссе, 48, Киев, Украина, 02160

Abstract

Цель. Калибровка и валидация инновационной сенсорной системы на основе МИП мембран и смартфона для обнаружения афлатоксина B1 в реальных образцах зерновых. Методы. Пористые молекулярно-импринтированные полимерные (МИП) мембраны синтезированы in situ с использованием метода молекулярного импринтинга. В качестве матричной молекулы использовали этил-2-оксоциклопентанкарбоксилат. Акриламид был использован в качестве функционального мономера согласно результатам молекулярной динамики. Пористые МИП-мембраны толщиной 60 мкм получали с помощью УФ-полимеризации в течение 30 мин (Сергеева и др., 2017). Флуоресцентные сенсорные сигналы АФВ1, связанного с поверхностью селективных МИП мембран, регистрировали как c помощью спектрофлу-ориметра, так и камеры смартфона с последующим анализом с помощью приложения для смартфона Spotxel® Reader (Sicasys Software GmbH, Германия). Результаты. Получены калибровочные графики как для сенсорной флуориметрической системы на основе МИП мембран, так и для сенсорной системы на основе смартфона. Показана возможность успешного применения предложенных сенсорных систем для анализа АФВ1 в реальных образцах. Выводы. Сенсор на основе МИП мембран был откалиброван и валидирован для надежного и точного обнаружения афлатоксина B1 в реальных образцах зерновых. По сравнению с традиционными аналитическими методиками, предложенная сенсорная система на основе смартфона и МИП мембран – это доступная и чувствительная технология для анализа АФВ1, которая не требует использования специализированного лабораторного оборудования.
Keywords: афлатоксин B1, молекулярно-импринтированные полимерные мембраны, сенсоры на основе смартфонов

References

[1] Daou R, Joubrane K, Maroun RG, Khabbaz LR, Ismail A, el Khoury A. Mycotoxins: Factors influencing production and control strategies. AIMS Agricult Food. 2021; 6(1): 416-47.
[2] Martínez-Martínez L, Valdivia-Flores AG, Guerrero-Barrera AL, Quezada-Tristán T, Rangel-Muñoz EJ, Ortiz-Martínez R. Toxic Effect of Aflatoxins in dogs fed contaminated commercial dry feed: a review. Toxins. 2021; 13(1): 65.
[3] Mamo FT, Abate BA, Zheng Y, Nie C, He M, Liu Y. Distribution of Aspergillus fungi and recent aflatoxin reports, health risks, and advances in developments of biological mitigation strategies in China. Toxins. 2021; 13(10): 678.
[4] Williams JH, Phillips TD, Jolly PE, Stiles JK, Jolly CM, Aggarwal D. Human aflatoxicosis in developing countries: a review of toxicology, exposure, potential health consequences, and interventions. Am J Clin Nutr. 2004; 80(5): 1106-22.
[5] Marchese S, Polo A, Ariano A, Velotto S, Costantini S, Severino L. Aflatoxin B1 and M1: Biological properties and their involvement in cancer development. Toxins. 2018; 10(6): 214.
[6] Miklós G, Angeli C, Ambrus Á, Nagy A, Kardos V, Zentai A et al. Detection of Aflatoxins in Different Matrices and Food-Chain Positions. Front Microbiol. 2020; 11:1916
[7] Singh J, Mehta A. Rapid and sensitive detection of mycotoxins by advanced and emerging analytical methods: A review. Food Sci Nutr. 2020; 8(5): 2183-204.
[8] Krska R, Schubert-Ullrich P, Molinelli A, Sulyok M, MacDonald S, Crews C. Mycotoxin analysis: An update. Food Addit Contam. 2008; 25(2): 152-63.
[9] Hussain I, Bowden AK. Smartphone-based optical spectroscopic platforms for biomedical applications: a review. Biomed Opt Express. 2021; 12(4): 1974-98.
[10] Liu J, Geng Z, Fan Z, Liu J, Bioelectronics HC-B and, 2019 undefined. Point-of-care testing based on smartphone: The current state-of-the-art (2017-2018). Biosens Bioelectron. 2019; 132: 17-37
[11] Sergeyeva T, Yarynka D, Piletska E, Linnik R, Zaporozhets O, Brovko O et al. Development of a smartphone-based biomimetic sensor for aflatoxin B1 detection using molecularly imprinted polymer membranes. Talanta. 2019; 201: 204-10.
[12] Spirin YuL, Lipatov YuS, Magdinets VV, Sergeyeva LM, Kercha YuYu, Savchenko TT et al. Polymers based on polyoxypropylene glycol, diisocyanate and ethylene glycol monomethacrylate. Polymer Science USSR. 1968; 10(9): 2463-70.
[13] Guideline ICHHT. Validation of analytical procedures: text and methodology. Q2 (R1) 2005; 1: 05.