[發明專利]一種用于檢測有機磷農藥的生物傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010224144.0
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111413381B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 楊連喬;汪波;胡華贏;王朋廠
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 董大媛

本發明提供了一種用于檢測有機磷農藥的生物傳感器及其制備方法，屬于農藥檢測技術領域，所述生物傳感器包括電極基底片、固定在所述電極基底片上的導電材料和乙酰膽堿酯酶；所述導電材料和乙酰膽堿酯酶分別固定在所述電極基底片的不同位置。所述生物傳感器將酶的固定與信號的采集放大渠道分開，將乙酰膽堿酯酶與電極材料分開固定，互不干擾，提高了酶的固定效率、穩定性和電極的接觸面積，進一步的放大了電信號，提高了傳感器的靈敏度。

技術領域

本發明屬于農藥檢測技術領域，尤其涉及一種用于檢測有機磷農藥的生物傳感器及其制備方法。

背景技術

為了保護農作物免受蟲害的侵害，特別是在發展中國家，有機磷農藥(OPs)如敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、對氧磷和二氯殺螨具有高效、防治范圍廣、成本低、選擇性強、危害小等優點；在世界各地廣泛用于對抗農業害蟲的入侵。然而，農藥的過量使用導致殘留的農藥在環境中長期存在，會對動物及人類的身體健康造成嚴重威脅。有機磷農藥中的磷酸根基團可以不可逆地與乙酰膽堿酯酶(AChE)活性部位的絲氨酸(Ser)羥基結合，因此，應采取適當的措施來快速檢測毒性OPs。

電化學傳感器由于比其他分析方法具有更多的優點而引起了人們的廣泛關注。乙酰膽堿酯酶(AChE)生物傳感器作為最常用的酶生物傳感器，已被研制成基于酶被OPs抑制檢測有機磷農藥傳感器。檢測機制是AChE催化的乙酰硫代膽堿(ATCl)反應生成電活性硫代膽堿(TCl)。膽堿在大約0.6V的電壓下會被氧化成氧化膽堿，并產生電子，產生的電信號就可以被采集。OPs對AChE活性的抑制會導致的TCl產量降低，進而導致氧化電流強度減小。通過建立傳感器的抑制率(Inhibition％＝(I_抑制前-I_抑制后)/I_抑制前)與已知濃度OPs的線性關系，利用傳感器被未知濃度OPs抑制的抑制率，可以檢測出未知OPs的濃度。

現有的生物傳感器存在靈敏度低、檢測范圍小、穩定性差等缺點。其中絕大部分傳感器由于不能很好的放大乙酰膽堿酯酶水解乙酰硫代膽堿產生的膽堿被氧化形成的電信號使傳感器的靈敏度低，而且乙酰膽堿酯酶作為一種蛋白質會阻礙酶與電極之間的電子傳遞，影響傳感器的靈敏度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種用于檢測有機磷農藥的生物傳感器及其制備方法；所述生物傳感器將酶的固定與信號的采集放大渠道分開，將乙酰膽堿酯酶與電極材料分開固定，互不干擾，提高了酶的固定效率、穩定性和電極的接觸面積，進一步的放大了電信號，提高了傳感器的靈敏度。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種用于檢測有機磷農藥的生物傳感器，包括電極基底片、固定在所述電極基底片上的導電材料和乙酰膽堿酯酶；所述導電材料和乙酰膽堿酯酶分別固定在所述電極基底片的不同位置。

優選的，所述導電材料和乙酰膽堿酯酶分別固定在所述電極基底片的兩面。

優選的，所述導電材料和乙酰膽堿酯酶分別固定在電極基底片同一面的不同區域。

優選的，所述導電材料包括ZnO、ITO、金、銀、銅、碳化鈦、CNT、石墨烯和氧化鈦中的一種或多種。

優選的，所述導電材料為納米材料。

優選的，所述導電材料包括銀納米線和石墨烯。

優選的，所述乙酰膽堿酯酶通過氧化鈦-殼聚糖固定在所述電極基底片上。

優選的，所述電極基底片為玻璃片硅片、玻碳電極或印刷電極。

本發明提供了所述的生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：

清洗電極基底片后，在所述電極基底片的不同位置固定導電材料和乙酰膽堿酯酶。