식품 첨가물로 오용되는 유해 시약 롱갈라이트(공식명: sodium hydroxymethylsulfinate)를 검출하기 위해 두 가지 고특이성 압타머(A09, B09)를 금 나노입자(AuNPs)에 기능화한 신속, 사용자 친화적 측면유동 스트립 분석법(LFSA)을 제시합니다. 비오틴 표지 A09 압타머를 스트렙타비딘 코팅 니트로셀룰로오스 멤브레인에 고정하여 포획 프로브로, AuNP 결합 B09 압타머를 신호 프로브로 사용했습니다. 이 분석법은 1 µg mL−1 농도에서 육안으로 식별 가능한 붉은 선을 테스트 존에서 15분 내 생성하여 농산물 및 식품 현장 스크리닝에 이상적입니다.
롱갈라이트는 산업 염색과 폴리머 화학에서 환원제로 널리 사용됩니다. 그러나 식품에 의도적 또는 비의도적으로 첨가되어 포름알데히드 방출 등 심각한 건강 우려를 야기하며 중국에서 부작용 사례 보고되었습니다[5]. 식품 안전과 공중보건 수호를 위해 신뢰성 있는 신속 검출법이 필수적입니다.
압타머(단일 가닥 DNA 또는 RNA)는 항체 대비 화학적 합성으로 배치 일관성 높고, 면역원성 낮으며, 다양한 센싱 플랫폼에 쉽게 수정 가능 등 뚜렷한 장점이 있습니다[6]. 롱갈라이트용 전기화학적 및 효소 연계 압타머 분석법이 존재하나 복잡한 장비와 긴 분석 시간 필요[10]. 반면 측면유동 스트립 분석법(LFSA)은 단일 단계, 휴대 가능, 저비용 솔루션으로 현장 진단(POCT)에 적합합니다.
현재까지 롱갈라이트 표적 압타머 기반 크로마토그래피 스트립 분석법은 소수에 불과합니다[13]. 규제 감시 강화와 불법 첨가물 만연 상황에서 두 압타머 특이성과 AuNP 광학적 선명도를 활용한 샌드위치 형식 LFSA를 개발하여 다양한 식품 매트릭스에서 롱갈라이트 신속 현장 검출을 가능케 했습니다.
롱갈라이트는 Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제품. 염화금(III) 삼수화물(HAuCl4)과 구연산삼나트륨은 Sigma‑Aldrich(USA) 제품. 보조 시약(NaCl, BSA, 수크로스, PEG20000, Tween‑20)은 Beijing Biotopped Science and Technology Co., Ltd. 제품. 니트로셀룰로오스(NC) 멤브레인(Pall 90, Pall 170, Millipore 135)은 Pall Corporation과 Millipore Corporation 제품을 Jiening Biotech Company 경유 구입. 쌀떡(에르시), 국수, 두부, 글루코노-δ-락톤 두부 등 식품 시료는 지역 시장에서 수집.
체계적 리간드 진화(SELEX) 프로토콜로 롱갈라이트 고친화도 압타머 분리. 초기 82-mer ssDNA 라이브러리(5′-GACATATTCAGTCTGACAGCG-N40-GATGGACGAATATCGTCTAGC-3′)를 롱갈라이트와 배양, 비결합 서열 세척, 결합 압타머 PCR 증폭. 구조 유사 화합물 대항 역선택 포함 12회 농축 주기 후 클론 시퀀싱으로 고친화도 압타머 A09, B09 획득. 서열은 아래와 같으며 Tsingke Biological Technology에서 합성.
구연산 환원법으로 표준 프로토콜[18] 따라 금 나노입자(약 40 nm 직경) 합성. UV/Vis 분광법(λmax ≈ 530 nm)과 투과전자현미경(TEM)으로 크기 및 단분산성 확인(그림 2). 보조 압타머 B09를 AuNPs에 결합: 1 mL AuNP 용액에 100 µM B09 4 µL 첨가 후 염 유도 침전, 원심분리, 1 mL PBS(pH 7.4, 5% BSA, 5% 수크로스, 1% PEG20000, 0.05% Tween‑20) 재현탁.
LFSA 조립(그림 3): 시료 패드, 금 결합체 패드, NC 멤브레인(Pall 90), 흡수 패드를 백킹 카드에 장착. 시료 패드는 PBS + 3% BSA + 0.05% Tween‑20 전처리 후 37°C 2시간 건조. 금 결합체 패드에 B09-AuNPs 도포. NC 멤브레인 테스트 라인에 비오틴-A09(10 µM) 1 µL과 스트렙타비딘(1 mg mL−1) 10 µL 혼합 점적 후 4°C 1시간 반응, 컨트롤 라인은 스트렙타비딘 단독. 건조 후 40 mm 폭으로 절단, 37°C 하룻밤 보관.
테스트 스트립에 10 µg mL−1 롱갈라이트, 포르말린, 증류수 각각 80 µL 적용. 뚜렷한 붉은 테스트 라인 출현으로 특이성 확인, 컨트롤 라인은 모든 조건에서 가시적.
PBS 중 롱갈라이트 농도(0, 0.8, 1, 5, 10 µg mL−1) 제조, 80 µL 시료 패드 적용. 15분 내 육안 가시적 붉은 선 출현을 검출 한계로 정의, 1 µg mL−1에서 관찰.
롱갈라이트 함유 의심 식품 5종 추출(1 g + 10 mL 물). 여과 후 각 추출액 80 µL LFSA 테스트. 결과 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 교차 검증.
포화 곡선 비선형 회귀(그림 4a)로 해리 상수 61.1 ± 16.4 nM(A09), 39.8 ± 12.7 nM(B09) 도출, 롱갈라이트에 강하고 특이적 결합 확인(그림 4b).
a A09, B09 결합 곡선(Kd 결정). b 압타머-롱갈라이트 고친화도 상호작용.
샌드위치 LFSA는 AuNP-B09가 롱갈라이트 결합 후 고정화 A09에 포획되어 붉은 테스트 라인 생성. 컨트롤 라인은 과량 AuNP-B09가 스트렙타비딘 결합되어 분석법 무결성 확인(그림 5). 포르말린과 증류수 대상 특이성 시험에서 위양성 없음, 검출 한계 1 µg mL−1로 오염 식품 보고 수준[5]보다 훨씬 낮음.
LFSA 특이성(a) 및 감도(b). a 10 µg mL−1 롱갈라이트 80 µL; b 표준 용액(0–10 µg mL−1) 테스트.
식품 시료 분석에서 여러 제품 내 롱갈라이트 존재 확인, HPLC로 입증(표 1). 분석법 견고성은 최적화 버퍼(PBS pH 7.4 + 5% BSA + 5% 수크로스 + 1% PEG20000 + 0.05% Tween‑20) 및 최적 유속과 최소 비특이적 결합 제공 Pall 90 NC 멤브레인 선택 덕분.
크로마토그래피 법(GC, HPLC)과 비교해 LFSA는 비교적 감도 유지하며 정교한 장비와 긴 처리 시간 불필요. 저비용, 단일 단계 조작, 육안 판독으로 현장 식품 안전 검사 및 규제 준수에 이상적.
식품 매트릭스에서 1 µg mL−1 검출 한계로 롱갈라이트 검출 가능한 신뢰성, 비용 효율적 샌드위치 형식 LFSA 개발. 이중 압타머 특이성과 AuNP 광학적 선명도 활용으로 즉각적 현장 스크리닝 가능. 이 플랫폼은 식품 매개 롱갈라이트 오염 완화와 공중보건 수호에 중추적 역할 기대.
나노물질
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