[發(fā)明專利]一種檢測農(nóng)殘的酶生物傳感器及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109613091A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高金娥
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢中科志康生物科技有限公司
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及生物傳感技術(shù)領(lǐng)域、農(nóng)殘檢測領(lǐng)域，具體公開了一種檢測農(nóng)殘的酶生物傳感器及其制備方法與其在快速檢測有機磷農(nóng)藥殘留中的應(yīng)用。利用酶抑制原理，在即用即拋型絲網(wǎng)印刷電極表面依次修飾石墨烯復(fù)合材料和植物酯酶構(gòu)建酶生物傳感器，選用差分脈沖伏安法，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線，實現(xiàn)對有機磷農(nóng)藥殘留的簡單、快速、高靈敏檢測。本發(fā)明采用即用即拋型絲網(wǎng)印刷電極無需人工打磨、操作簡單，提高了檢測的重現(xiàn)性；將比表面積大、導(dǎo)電性良好的石墨烯納米復(fù)合材料用來修飾電極不僅能夠增加酶的固定量，還可以促進傳感器工作過程中電子的轉(zhuǎn)移，從而顯著提高檢測限和靈敏度；采用來源廣泛、價格低廉的植物酯酶，能夠降低檢測成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物傳感技術(shù)領(lǐng)域、農(nóng)殘檢測領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯復(fù)合材料的合成方法，以及由該石墨烯復(fù)合材料、植物酯酶和絲網(wǎng)印刷電極構(gòu)建的檢測農(nóng)殘的酶生物傳感器的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

農(nóng)藥是用于防治病蟲害及調(diào)節(jié)植物生長的化學(xué)藥劑，它們的使用已成為絕大部分農(nóng)業(yè)地區(qū)實現(xiàn)農(nóng)作物高質(zhì)、高產(chǎn)的保證。但是，農(nóng)藥大量、大面積的施用也會給生態(tài)環(huán)境以及人類生存帶來巨大的負(fù)面影響。未降解的農(nóng)藥殘留在土壤、空氣、水環(huán)境中引起的一系列嚴(yán)重的生態(tài)、環(huán)境、食品安全問題已成為全球性關(guān)注的熱點。

農(nóng)殘檢測的傳統(tǒng)方法主要有色譜法和光譜法等。大型儀器檢測結(jié)果精準(zhǔn)可靠、靈敏度高，但是存在儀器設(shè)備昂貴、耗時長、成本高，并且需要專業(yè)技術(shù)人員，難以實時快速現(xiàn)場檢測的缺點。因此，開發(fā)出快捷、靈敏、精確、高效和低成本的檢測手段顯得尤為重要。

近年來，電化學(xué)酶生物傳感器因其操作步驟簡單、成本低并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速原位檢測在農(nóng)藥檢測領(lǐng)域的應(yīng)用日漸增多。檢測農(nóng)殘的電化學(xué)酶生物傳感器通常以乙酰膽堿酯酶或植物酯酶作為分子識別元件，根據(jù)酶被抑制前后，電化學(xué)信號的變化來進行分析檢測。現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了多種檢測農(nóng)殘的電化學(xué)酶生物傳感器及其檢測方法，如梁東軍等（梁東軍，郭明，胡潤淮等，分析實驗室，2014，33（1）:87-91）采用自組裝法制備多層乙酰膽堿酯酶/殼聚糖/碳納米管生物傳感器（AChE/CS/F-CNTs/GCE），對氨基甲酸酯農(nóng)藥的檢測范圍是2×10^-9~2×10^-7 g?L^-1，檢出限是5.41×10^-9 g?L^-1；杜平（杜平，現(xiàn)代食品科技，2015，31（11），284-289）通過在多壁碳納米管、聚苯胺類衍生物修飾的碳糊電極表面固載乙酰膽堿酯酶制備新型的電化學(xué)生物傳感器，對有機磷農(nóng)藥的檢測范圍是3.00~90.00 ng?mL^-1，檢出限是1.00 ng?mL^-1；Lu Xiong等（Xiong Lu，LuTao，Sensors and Actuators B: Chemical，2018，255(3)，2575-2581）構(gòu)建基于Pd@Au信號放大的乙酰膽堿酯酶生物傳感器，對有機磷農(nóng)藥的檢測范圍是3.6 pM~100 nM，檢出限是0.207 mM。

雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了多種檢測農(nóng)殘的電化學(xué)酶生物傳感器檢測方法，但是對于如何選取合適的電極材料提高檢測靈敏度，仍是本領(lǐng)域技術(shù)人員的關(guān)注熱點。

石墨烯和納米金因具有良好的生物相容性、優(yōu)異的導(dǎo)電性以及大的比表面積被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域。層狀過渡金屬硫化物具有大的比表面積、強的吸附能力、優(yōu)異的電子傳輸能力，且與其他材料復(fù)合得到的納米材料具有許多優(yōu)異的電化學(xué)性能，使得它們在晶體管、鋰電池、電容器以及催化領(lǐng)域備受關(guān)注。本發(fā)明通過水熱法制備層狀二硫化鎢石墨烯復(fù)合材料WS₂-GR，將所制備的納米金微球自組裝到WS₂-GR材料表面，得到AuNPS/WS₂-GR復(fù)合材料，該納米復(fù)合材料不僅為酶在電極上的固定提供大的比表面積，而且能夠提高檢測的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容