Розроблення флуоресцентної сенсорної системи на основі біоміметичних чипів для високочутливої детекції мікотоксинів групи F2
DOI:
https://doi.org/10.18523/2617-4529.2026.9.30-40Ключові слова:
мікотоксини групи F2, зеараленон, α-зераленол, молекулярно-імпринтовані полімери, МІП, сенсорні чипи, флуоресцентна сенсорна система, біоміметична сенсорна системаАнотація
Розроблено флуоресцентну сенсорну систему на основі біоміметичних чипів для визначення мікотоксинів групи F2. Як селективні сенсорні елементи використано молекулярно-імпринтовані полімери (МІП), іммобілізовані на скляних підкладках, що забезпечує механічну стабільність сенсорних елементів і відтворюваність аналітичного сигналу. Циклододецил-2,4-дигідроксибензоат (ЦДГБ) – безпечний та нефлуоресцентний аналог мікотоксинів групи F2 – використано як псевдоматрицю для синтезу мікотоксин-селективних МІП чипів. Особливу увагу приділено раціональному підбору функціональних мономерів для формування специфічних сайтів розпізнавання, здатних до групо-селективного розпізнавання F2 мікотоксинів (як зеараленону, так і його біологічно активного метаболіту α-зеараленолу). Показано, що використання різних функціональних мономерів – 1-алілпіперазину (1-АЛП), 4-вінілпіридину (4-ВП), 2-гідроксиетилметакрилату (ГЕМА), диетиламіноетилметакрилату (ДЕАЕМ), ітаконової кислоти (ІК), N,N′-метиленбісакриламіду (МБА) та етиленглікольметакрилатфосфату (ЕГМФ) – у співвідношенні псевдоматриця : функціональний мономер 1:4 суттєво впливає на селективність і ефективність зв’язування цільових аналітів. Встановлено, що МІП чипи, синтезовані з використанням функціонального мономера 1-АЛП, демонструють найвищі значення сенсорного відгуку, що свідчить про формування найбільш ефективних і специфічних сайтів зв’язування для зеараленону та його біологічно активного метаболіту – α-зеараленолу. Розроблена сенсорна платформа забезпечує визначення мікотоксинів групи F2 з межею виявлення 1 мкг/мл та лінійним динамічним діапазоном 1–25 мкг/мл. Показано, що створені МІП чипи характеризуються високою селективністю щодо цільових аналітів за відсутності перехресної взаємодії зі структурними аналогами (17β-естрадіолом, резорцинолом і бісфенолом А) та іншими флуоресцентними мікотоксинами (охратоксином А та афлатоксином В1). Запропонована біоміметична сенсорна система є перспективною для високочутливого та селективного аналізу мікотоксинів групи F2 у зразках тваринних кормів і біологічних рідин і може бути також використана для раннього моніторингу мікотоксикозів.
Посилання
- Goda AA, Shi J, Xu J, Liu X, Zhou Y, Xiao L, et al. Global health and economic impacts of mycotoxins: a comprehensive review. Environ Sci Eur. 2025;37(1):122. doi: 10.1186/s12302-025-01166-x
- Streit E, Schwab C, Sulyok M, Naehrer K, Krska R, Schatzmayr G. Multi-mycotoxin screening reveals the occurrence of 139 different secondary metabolites in feed and feed ingredients. Toxins. 2013;5(3):504-23. doi: 10.3390/toxins5030504
- Shi Y, Ouyang B, Zhang Y, Zhang W, Xu W, Mu W. Recent developments of mycotoxin-degrading enzymes: Identification, preparation and application. Crit Rev Food Sci Nutr. 2024;64(30):10089-104. doi: 10.1080/10408398.2023.2220402
- Shen F, Zhi A, Zhu S, Zhang Y, Hu Q, Ding X, et al. A holistic study to evaluate the degradation of zearalenone in corn and its impact on quality using dielectric barrier discharge cold plasma. Food Sci Hum Wellness. 2025. doi: 10.26599/FSHW.2025.9250797
- Al-Rashdi FKH, Al-Sadi AM, Waly MI, Hussain S, Velazhahan R. Assessment of fumonisin, deoxynivalenol, and zearalenone levels and the occurrence of mycotoxigenic Fusarium species in cereal grains from Muscat, Sultanate of Oman. Agriculture. 2024;14(12):2225. doi: 10.3390/agriculture14122225
- Ropejko K, Twarużek M. Zearalenone and its metabolites—general overview, occurrence, and toxicity. Toxins. 2021;13(1):35. doi: 10.3390/toxins13010035
- Tatay E, Espín S, García-Fernández AJ, Ruiz MJ. Estrogenic activity of zearalenone, α-zearalenol and β-zearalenol assessed using the E-screen assay in MCF-7 cells. Toxicol Mech Methods. 2018;28(4):239-42. doi: 10.1080/15376516.2017.1395501
- Lv Q, Xu W, Yang F, Wei W, Chen X, Zhang Z, et al. Reproductive toxicity of zearalenone and its molecular mechanisms: a review. Molecules. 2025;30(3):505. doi: 10.3390/molecules30030505
- Marin DE, Taranu I, Burlacu R, Manda G, Motiu M, Neagoe I, et al. Effects of zearalenone and its derivatives on porcine immune response. Toxicol In Vitro. 2011;25(8):1981-8. doi: 10.1016/j.tiv.2011.06.022
- Ryu D, Hanna MA, Eskridge KM, Bullerman LB. Heat stability of zearalenone in an aqueous buffered model system. J Agric Food Chem. 2003;51(6):1746-8. doi: 10.1021/jf0210021
- dsm-firmenich. World Mycotoxin Survey: The Global Threat, January – December 2025 [Internet]. Heerlen: dsm-firmenich; 2026. Available from: [https://www.dsm-firmenich.com/anh/news/downloads/whitepapers-and-reports/dsm-firmenich-world-mycotoxin-survey-january-to-december-2025.html](https://www.dsm-firmenich.com/anh/news/downloads/whitepapers-and-reports/dsm-firmenich-world-mycotoxin-survey-january-to-december-2025.html)
- Yu H, Zhang J, Chen Y, Zhu J. Zearalenone and its masked forms in cereals and cereal-derived products: A review of the characteristics, incidence, and fate in food processing. J Fungi. 2022;8(9):976. doi: 10.3390/jof8090976
- de Oliveira CAF, Franco LT, Ismail A. Biomarkers for assessing mycotoxin exposure and health effects. In: Biomarkers in Toxicology. Cham: Springer International Publishing; 2023. p. 243-70. doi: 10.1007/978-3-031-07392-2_15
- Llorens P, Herrera M, Juan-García A, Payá JJ, Moltó JC, Ariño A, et al. Biomarkers of exposure to zearalenone in in vivo and in vitro studies. Toxins. 2022;14(5):291. doi: 10.3390/toxins14050291
- Kong WJ, Shen HH, Zhang XF, Yang XL, Qiu F, Ou-yang Z, et al. Analysis of zearalenone and α-zearalenol in 100 foods and medicinal plants determined by HPLC-FLD and positive confirmation by LC-MS-MS. J Sci Food Agric. 2013;93(7):1584-90. doi: 10.1002/jsfa.5926
- Luo S, Liu Y, Guo Q, Wang X, Tian Y, Yang W, et al. Determination of zearalenone and its derivatives in feed by gas chromatography–mass spectrometry with immunoaffinity column cleanup and isotope dilution. Toxins. 2022;14(11):764. doi: 10.3390/toxins14110764
- Cheng S, Xu J, Gao P, Cai J, Cao Y, Hong Y, et al. Advancements in aptasensors development for the detection of zearalenone. Front Nutr. 2026;13:1778772. doi: 10.3389/fnut.2026.1778772
- Guan G, Lin Z, Qian J, Wang F, Qu L, Zou B. Research progress on the application of nanoenzyme electrochemical sensors for detecting zearalenone in food. Nanomaterials. 2025;15(10):712. doi: 10.3390/nano15100712
- Majer-Baranyi K, Barócsi A, Gádoros P, Kocsányi L, Székács A, et al. Development of an immunofluorescent capillary sensor for the detection of zearalenone mycotoxin. Toxins. 2022;14(12):866. doi: 10.3390/toxins14120866
- BelBruno JJ. Molecularly imprinted polymers. Chem Rev. 2018;119(1):94-119. doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00171
- Wu L, Li X, Miao H, Xu J, Pan G. State of the art in development of molecularly imprinted biosensors. View. 2022;3(3):20200170. doi: 10.1002/VIW.20200170
- Sergeyeva T, Yarynka D, Piletska E, Lynnik 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. doi: 10.1016/j.talanta.2019.04.016
- Yarynka D, Chegel V, Piletska E, Piletsky S, Dubey L, Dubey IYa, et al. An enhanced fluorescent sensor system based on molecularly imprinted polymer chips with silver nanoparticles for highly-sensitive zearalenone analysis. Analyst. 2023;148(11):2633-43. doi: 10.1039/D2AN01991D
- Yarynka D, Honcharenko A, Gorbach L, Piletska E, Piletsky S, et al. Validation of a smartphone-compatible MIP-based sensor for bisphenol A determination in wastewater samples. Anal Bioanal Chem. 2024;416(29):7121-9. doi: 10.1007/s00216-024-05616-y
- Sergeyeva T, Yarynka D, Lytvyn V, Demydov P, Lopatynskyi A, et al. Highly-selective and sensitive plasmon-enhanced fluorescence sensor of aflatoxins. Analyst. 2022;147(6):1135-43. doi: 10.1039/D1AN02173G
- Spirin YuL, Lipatov YuS, Magdinets VV, Sergeeva LM, Kercha YuYu, Savchenko TT, Vilenskaya LN. Polymers based on polyoxypropyleneglycol, diisocyanate, and monomethacrylic ester of ethyleneglycol. Vysokomolekulyarnyje Sojedineniya A. 1968;10(9):2116-21. doi: 10.1016/0032-3950(68)90088-9
- Sergeyeva T, Yarynka D, Dubey L, Dubey I, Piletska E, Linnik R, et al. Sensor based on molecularly imprinted polymer membranes and smartphone for detection of Fusarium contamination in cereals. Sensors. 2020;20(15):4304. doi: 10.3390/s20154304
- Sergeyeva TA, Piletsky SA, Piletska EV, Brovko OO, Karabanova LV, et al. In situ formation of porous molecularly imprinted polymer membranes. Macromolecules. 2003;36(19):7352-7. doi: 10.1021/ma030105x
- Ministry of Health of Ukraine. On approval of State hygienic rules and norms “Regulations on maximum levels of certain contaminants in food products” [Internet]. Order of the Ministry of Health of Ukraine dated May 13, 2013 No. 368. Available from: [https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0774-13#Text](https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0774-13#Text). Ukrainian
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 D. Yarynka, I. Dubey, L. Dubey, M. Ilchenko, I. Kuziv, V. Negrutska, O. Brovko, T. Sergeyeva
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
а) Автори зберігають за собою авторські права на твір на умовах ліцензії CC BY 4.0 Creative Commons Attribution International License, котра дозволяє іншим особам вільно поширювати (копіювати і розповсюджувати матеріал у будь-якому вигляді чи форматі) та змінювати (міксувати, трансформувати, і брати матеріал за основу для будь-яких цілей, навіть комерційних) опублікований твір на умовах зазначення авторства.
б) Журнал дозволяє автору (авторам) зберігати авторські права без обмежень.
в) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо поширення твору (наприклад, розміщувати роботу в електронному репозитарії), за умови збереження посилання на його першу публікацію. (Див. Політика Самоархівування)
г) Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у репозитаріях) тексту статті, як до подання його до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
