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《山东农业大学》 2012年
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基于酶生物传感器对有机磷和氨基甲酸酯类农药检测的研究

刘涛  
【摘要】:农药残留是当今社会所面临的一个重要问题,它严重威胁着人类的生存环境和身体健康,因此对其进行快速灵敏检测对于保护生态环境和保障人类生命安全具有重要意义。在众多分析方法中,电化学生物传感器以其装置简单、成本低廉、响应快速、灵敏度高等特点引起了人们的广泛关注。本研究基于新型纳米材料构建了三种电化学酶生物传感器,并对其在有机磷和氨基甲酸酯类农药残留检测方面的应用进行了研究,主要工作如下: (1)以石墨烯-纳米铂复合物修饰玻碳电极,并在纳米铂表面自组装一层巯基乙胺,通过静电作用固定酪氨酸酶,制备了一新型酪氨酸酶生物传感器。采用扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗法(EIS)对材料和修饰电极进行了表征。结果表明,石墨烯-纳米铂复合物显著提高了电极表面的电子传递速率,传感器对邻苯二酚的灵敏度为334mAM-1。固定化的酪氨酸酶保持了较高的生物活性,并对底物邻苯二酚有较大的亲和力,表观米氏常数值(K~(app)_m)为27.6M。在最优条件下,基于酶抑制原理,采用计时电流技术对毒死蜱、丙溴磷和马拉硫磷等有机磷农药进行了电化学检测。线性范围分别为0.25-10ppb、1-10ppb、5-30ppb;检测限分别为0.2ppb、0.8ppb、3ppb。 (2)基于羧基苯硼酸/石墨烯-纳米金复合物修饰玻碳电极,通过硼酸基团与乙酰胆碱酯酶上糖基之间的特异性结合对其进行固定,制备了一新型乙酰胆碱酯酶生物传感器。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗法(EIS)、循环伏安法(CV)对材料和修饰电极进行了表征。石墨烯-纳米金复合物促进了电极表面的电子传递,增强了电流响应,使传感器拥有较高的灵敏度。固定化的乙酰胆碱酯酶保持了较高的生物活性,对底物有较大的亲和力,表观米氏常数(K~(app)_m)为0.16mM。在最优条件下,基于酶抑制原理,采用计时电流技术对毒死蜱、马拉硫磷、呋喃丹和叶蝉散等农药进行了电化学检测。检测限分别为0.1ppb、0.5ppb、0.05ppb、0.5ppb。 (3)以石墨烯-海藻酸钠复合物修饰玻碳电极,利用海藻酸钠的糖基共价固定硼酸功能化的金-铁磁性纳米粒子,再通过金-铁纳米粒子上的硼酸基团共价固定糖蛋白乙酰胆碱酯酶,制备了一新型乙酰胆碱酯酶生物传感器。采用透射电镜(TEM)、电化学阻抗法(EIS)、循环伏安法(CV)对材料和电极进行了表征。石墨烯-海藻酸钠复合物、金-铁纳米粒子不仅保证了传感器的高灵敏度,其良好的生物相容性也为乙酰胆碱酯酶的固定提供了有利的微环境,使固定化酶保持了较高的活性,表观米氏常数(K~(app)_m)为44M。基于酶抑制法,采用方波伏安技术对呋喃丹进行了电化学检测。抑制率与农药浓度在0.05-15ppb和15-400ppb范围内呈良好的线性关系,检测限为0.01ppb。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O657.1;X839.2

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【引证文献】
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