微囊藻毒素-LR（MC-LR）具有强烈的肝毒性、 致癌性和发育毒性, 亟需严格监测。 为实现环境水体中微痕量MC-LR的快速特异灵敏的分析识别, 以金属有机框架化合物（MOF）为介导, 增强磁纳米粒子比表面积, 高效负载纳米金和适配体-cDNA分子杂交荧光探针, 研发新型的适配体功能化磁纳米荧光探针（Fe3O4@MIL-101-NH2@Au@aptamer）, 实现了对MC-LR的适配体特异识别-激光诱导荧光（LIF）超高灵敏分析。 论文详细研究了适配体磁纳米探针荧光检测MC-LR的可行性、 MC-LR测定的优化条件及其方法性能。 结果表明: MOF修饰的磁纳米颗粒Fe3O4@MIL-101-NH2的Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积达到114.02 m2·g-1, 比单一Fe3O4提高了近5倍, 适配体-cDNA杂交荧光探针在磁纳米颗粒表面的修饰率达98%以上, 适配体磁纳米探针对水体中痕量MC-LR具有很强的荧光响应。 在最优条件下（pH 7.5、 NaCl浓度500 mmol·L-1、 纳米金尺寸为20 nm, 测定时间为30 min）, 适配体磁纳米探针与MC-LR结合释放出荧光互补链, 体系荧光强度与MC-LR含量成正比, 线性浓度范围为0.020~3.000 μg·L-1, 检出限（LOD）为0.006 μg·L-1, 灵敏度比文献报道的荧光分析法提高了1.6~22.3倍。 所建立的适配体磁纳米探针-LIF法对MC-LR的识别特异性高, 在100倍量的干扰物（微囊藻毒素MC-RR、 MC-YR、 大田软海绵酸OA) 共存情况下, 适配体磁纳米探针在混合体系中的荧光响应与在MC-LR单样中的响应强度偏差小于3.3%, 交叉反应性小; 日内、 日间和批间的测定标准偏差（RSD）为1.7%~8.8%, 相对误差RE为-4.3%~4.1%, 方法稳定性和重现性好。 该方法应用于闽江、 西湖水和内河水等样品分析, 水中MC-LR得到了良好的识别检出, 不同加标浓度的MC-LR（0.050, 0.100和1.000 μg·L-1）测定回收率为(90.1%±6.4%)~(104.2%±7.0%) (n=3), 与LC-MS确证方法的测定结果［加标回收率（91.3%±7.0%)~(104.4%±2.0%), n=3］一致。 所建立的适配体磁纳米探针与LIF联用技术对水中痕量MC-LR具有高的特异识别和灵敏检出能力, 为环境水中痕量MC-LR的现场特异识别分析提供了一个新的技术。

超高灵敏度和特异性的电化学生物传感器在环境风险物质监测以及生物医学检测领域具有重要意义,而构建生物亲和性高、制备工艺简单、成本低廉的检查电极是电化学生物传感器走向应用的关键。本文采用3D打印技术制备出重复性良好的三维石墨烯复合电极, 然后通过电化学氧化的方法调控表面石墨烯的形貌和氧化基团。所制备的电化学生物传感器在环境污染物微囊藻毒素(MC-LR)的检测中展现出超高的灵敏度, 其线性检测区在4×10-6~1 μg/L, 检测限为1.5×10-7 μg/L。同时, 通过改变适配体检测探针后, 该电化学生物传感器对于多巴胺、重金属Hg2+、四环素等均具有极高的检测灵敏度。本研究为电化学适配体生物传感器走向应用化提供了一种新的思路, 为开发超高灵敏度环境监测和生物医学检测传感器提供一定的基础数据。

通过对实验室培养的铜绿微囊藻和太湖铜绿微囊藻生长代谢过程中胞外有机物 (EOM) 三维荧光光谱的测量, 获得了铜绿微囊藻 EOM 的三维荧光光谱组分特征; 对铜绿微囊藻 EOM 光谱组分的动态释放规律进行了研究, 并运用皮尔逊相关性分析法分析了微囊藻毒素 MC-LR 与 EOM 光谱组分间的动态释放关联性。结果表明: 铜绿微囊藻 EOM 三维荧光光谱中主要表现出四个较强的荧光峰, 即 A、C、S、T。荧光峰 A、C 为同一类腐殖质组分, 荧光峰 S、T为同一类蛋白组分, 类腐殖质和类蛋白荧光组分主要来源于铜绿微囊藻细胞的同一生理代谢过程, 具有基本相似的动态释放规律。对于水华暴发期的太湖铜绿微囊藻, 叶绿素 a 浓度归一化的溶解态胞外有机物 (dEOM) 荧光峰 S、T、A、C 和结合态胞外有机物 (bEOM) 荧光峰 D 的荧光强度可以反映铜绿微囊藻细胞在不同生理状态以及环境下微囊藻毒素MC-LR的释放能力, dEOM 中荧光峰 S、T 的归一化荧光强度可以优选为微囊藻毒素 MC-LR 浓度反演与预测的重要参量。

开发了一种多孔分子印迹膜修饰的表面等离子体共振(SPR)传感器,用于快速检测水中微囊藻毒素LR.研究了利用该传感器检测微囊藻毒素LR的方法.首先,通过原位聚合法在SPR传感芯片的裸金表面合成了微囊藻毒素LR的多孔分子印迹膜,制备出可以特异性捕获微囊藻毒素LR的SPR传感芯片.然后,利用Kretschmann棱镜耦合结构,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型表面等离子体共振传感器.最后,通过检测不同浓度的微囊藻毒素LR溶液以及干扰物质微囊藻毒素RR溶液,研究了该传感器的测量范围、特异性等参数.结果表明,该传感器对于微囊藻毒素LR的检测灵敏度很高,可实现微囊藻毒素LR的定量检测,动态测量达2.1×10-9~1×10-6 mol/L.另外,传感器对于干扰物质微囊藻毒素RR无明显信号响应,表明传感器对于微囊藻毒素LR具有很好的特异性检测能力.

利用BG-11培养基对铜绿微囊藻进行100 d左右的实验室培养，研究了铜绿微囊藻不同生长阶段藻毒素MC-LR释放的动态变化规律。结果表明：BG-11培养基培养的铜绿微囊藻叶绿素a浓度最大值出现的时间比外藻毒素MC-LR浓度最大值出现的时间提前约10 d；铜绿微囊藻在各自不同生长阶段表现出一定的外藻毒素MC-LR释放的动态规律，即对数期时叶绿素a浓度和MC-LR浓度呈现正相关，稳定期前期叶绿素a和MC-LR浓度呈现负相关，衰亡期叶绿素a降低，而MC-LR浓度则先增加后降低。这种规律性可能与细胞体内色素释放到培养基中催化外藻毒素MC-LR的光降解的特性有着密切联系。对实验室培养的纯种产毒铜绿微囊藻各生长阶段叶绿素a浓度和外藻毒素MC-LR浓度进行了线性拟合，为进一步利用叶绿素a浓度粗略估计水体藻毒素MC-LR浓度提供理论依据。

结合表面等离波子共振(SPR)技术与免疫检测技术，研究和建立了一种响应速度快、免标记、低成本的地表水微囊藻毒素（MC-LR）检测方法。基于SpreetaTM传感器构建了小型SPR免疫检测系统，采用共价偶联方法在传感器金膜表面修饰MC-LR-BSA抗原为生物敏感膜；开展了MC-LR的SPR免疫检测方法实验研究，结果表明该方法的相对标准偏差为1.0%(n=6)，定量范围为2~32 ng/mL，检测限为0.63 ng/mL，半抑制浓度CI50为10.7 ng/mL，空白加标回收率和样品加标回收率在90%~113%之间。实样检测实验中，管道末梢饮用自来水水样未能检测出MC-LR，而某湖水水样中MC-LR的质量浓度为2.46 ng/mL。实验研究与结果表明，MC-LR的SPR免疫检测方法可以满足世界卫生组织(WHO)对于饮用水中MC-LR最低含量检测的需求。

以自然水体为培养基对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)进行了为期95天的实验室培养。测量了铜绿微囊 藻不同生长阶段培养水体的三维荧光光谱和同步扫描荧光光谱,并且同步分析了藻类叶绿素a浓度和胞外微囊藻毒 素MC-LR浓度。结果表明：根据三维荧光光谱得到荧光信号A、信号X和信号C,分别代表类蛋白、海洋腐殖酸和类 富里酸。对各荧光信号强度与细胞外微囊藻毒素MC-LR浓度以叶绿素a浓度进行归一化,发现二者在藻类衰亡期具 有相同的变化趋势,且最大值出现的时间较为一致,两者表现出显著的线性相关性。因此,结合荧光光谱特征信 号和叶绿素a浓度可以实现对藻毒素MC-LR浓度的快速预测。就实验方法而言, Δλ=80 nm的同步扫描荧光光谱法 相对于三维荧光光谱法具有耗时少、测量简便等优点,可以完整反映荧光信号A、X和C的强度,更适合用于以藻 毒素快速预测为目的的水体荧光光谱在线分析。