双金属纳米材料生物传感器的构建及其在蔬菜中农药多残留检测的应用

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gamebugs2009
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农药是农业生产中所使用的一类重要化合物,对促进农作物的增产发挥着关键作用。农药在保护农作物和防治害虫方面具有成本低、效率高的优点,但长期和大范围的使用农药会导致环境中的农药残留量严重超标,对人体健康造成极大的威胁。由于农作物的生长环境复杂、面临多种多样的问题,所以在喷洒农药的过程中人们经常将多种具有不同功能的农药混合使用来提高效率,这也使农作物农药残留种类多样化。单一农药成分的检测手段逐渐不能满足社会的发展需求,迫切需要多种农药残留检测方法的研究与应用。针对以上问题,本研究以双金属纳米材料为基础设计了两种检测多种农药残留的生物传感器,并验证其在蔬菜中农残检测的可行性,主要研究内容和结果如下:(1)广谱性适配体可以特异性识别具有相同结构的一类物质。以广谱性适配体为生物识别元件,设计了一种新型电化学发光适配体传感器用于检测四种有机磷农药。首先,利用多壁碳纳米管为发光试剂联吡啶钌的固定创造有利的负载界面,同时,在水相中合成铜金双金属核壳结构纳米粒子(Cu@Au NPs)用于传感器的构造。纳米金(壳)通过催化三正丙胺的氧化过程可以提高联呲啶钌的发光强度,而且修饰有巯基的适配体通过金硫键可以固定在纳米金表面。纳米铜(核)本身具有优良的导电性和催化作用,借助纳米铜大的比表面积特性可以固载更多的纳米金颗粒。当添加目标农药后,适配体与目标物形成的络合物可以显著降低电化学发光强度,通过电化学发光强度的变化检测农药浓度。最优条件下,适配体传感器对丙溴磷、水胺硫磷、甲拌磷、氧化乐果四种农药的检测具有宽的检测范围和低的检出限,检出限分别为0.3 pg/m L、0.3 pg/m L、3.0pg/m L和30.0 pg/m L。对蔬菜进行加标后传感器的检测回收率为89.4%~126.2%。(2)核-壳型双金属纳米材料可以将一种金属的电化学特性和另一种金属容易修饰的表面特性有机地结合起来,与适配体连接后可以作为生物传感器的理想探针。本工作合成了银金双金属核壳结构纳米粒子(Ag@Au NPs)、氧化亚铜和金核壳结构纳米粒子(Cu2O@Au NPs)两种核-壳型纳米材料,分别对啶虫脒适配体和马拉硫磷适配体进行标记构建了两种新型识别探针。通过适配体与互补链之间的杂交作用将两种探针固定在电极表面,建立了一种同时检测啶虫脒和马拉硫磷两种农药的双信号电化学适配体传感器。双信号分别来自电活性物质纳米银和氧化亚铜,采用差分脉冲伏安法对两个特征峰进行检测,信号明显且互不干扰,可以实现两种农药的同时检测。传感器对啶虫脒和马拉硫磷的检出限分别为43.7 pg/m L和63.4 pg/m L。蔬菜加标回收率分别为88.9%~112.5%和98.0%~114.1%。
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