用于有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測(cè)的免疫生物傳感器的研究.pdf

1、農(nóng)藥廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，給社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，農(nóng)藥的廣泛使用也會(huì)給環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)嚴(yán)重的影響。農(nóng)藥的定性和定量檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法是基于色譜方法，如氣相色譜、高效液相色譜以及與質(zhì)譜的聯(lián)用。這些分析技術(shù)靈敏可靠，但費(fèi)時(shí)，昂貴，只能由專(zhuān)業(yè)人員操作，體積較大，攜帶不太方便，不適合于現(xiàn)場(chǎng)或野外使用。由于農(nóng)藥的大量使用，迫切需要建立和發(fā)展一些快速檢測(cè)方法。生物傳感器是將生物識(shí)別元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換元件緊密結(jié)合，從而檢測(cè)目標(biāo)物的分析裝置，免疫

2、傳感器作為其中的一個(gè)分支，在農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域潛力巨大。由于有機(jī)磷農(nóng)藥使用最為廣泛，本論文以有機(jī)磷農(nóng)藥為對(duì)象，研究了電化學(xué)、壓電及光學(xué)等免疫傳感器用于農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法。本文的主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　 ⑴探索了電化學(xué)阻抗譜用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)的可行性。研究表明，在電極修飾、抗體固定及對(duì)農(nóng)藥抗原的識(shí)別過(guò)程中，電化學(xué)阻抗譜能很好地與等效電路模型相吻合。利用Nyquist圖譜，測(cè)量出電極表面的電子轉(zhuǎn)移電阻(Ret)、溶液電阻(Rs)、

3、恒相位元件(CPE)及雙層板電容(Cdl)值的變化。結(jié)果顯示：Rs和CPE之間沒(méi)有顯著的差異，而Ret和Cdl的變化比較顯著。包被抗體與待測(cè)溶液中的農(nóng)藥抗原反應(yīng)后，在0.01μg/mL～100μg/mL濃度范圍內(nèi)，電子轉(zhuǎn)移電阻和濃度呈良好的相關(guān)關(guān)系?；貧w方程為：y=250.54Ln(x)+1925.2，決定系數(shù)R2為0.9705。檢測(cè)下限為2.3×10-2μg/mL。在用于實(shí)際水樣的檢測(cè)中，三個(gè)添加濃度的平均回收率分別為：85.3％、1

4、16.7％和101.4％；變異系數(shù)分別為：10.6％、13.7％和14.5％。另外，將農(nóng)藥抗體固定在磁性納米顆粒上，用來(lái)捕獲待測(cè)農(nóng)藥抗原，通過(guò)流動(dòng)芯片進(jìn)行檢測(cè)，在Bode圖上可以很好的區(qū)分出不同濃度的農(nóng)藥抗原。
　　 ⑵研究了壓電免疫傳感器結(jié)合流動(dòng)注射系統(tǒng)用于對(duì)硫磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。結(jié)果顯示，農(nóng)藥濃度在0.1～50μg/mL范圍內(nèi)，直接法壓電免疫傳感器的頻率變化與濃度之間成良好的相關(guān)關(guān)系，回歸方程：y=10.827x+22.133

5、。決定系數(shù)R2為0.9862，最低檢測(cè)限為3.38×10-2μg/mL。為了有效地檢測(cè)待測(cè)農(nóng)藥，比較了五種方法用于抗體在石英晶體金電極表面的固定，綜合考慮靈敏度和重復(fù)性兩個(gè)指標(biāo)，蛋白A法和硅烷化法這兩種方法固定效果較好。AFM圖像可以很好地表征抗體在電極表面的固定情況。
　　 ⑶為了降低檢測(cè)限，提高靈敏度，將固定抗體競(jìng)爭(zhēng)法和固定抗原競(jìng)爭(zhēng)法用于石英晶體微天平的農(nóng)藥殘留檢測(cè)中。在固定抗體競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)中，對(duì)所用包被抗體濃度進(jìn)行了優(yōu)化，抗

6、體稀釋倍數(shù)為1:30，人工抗原濃度為80μg/mL時(shí)，其頻率變化與待測(cè)農(nóng)藥濃度在0.5 ng/mL～5μg/mL的范圍內(nèi)成相關(guān)關(guān)系，回歸方程為：y=11.555Ln(x)-158.1，決定系數(shù)R2為0.9664。最低檢測(cè)限為6.19×10-2ng/mL。在固定抗原競(jìng)爭(zhēng)法檢測(cè)中，考察了傳感器固定不同濃度的人工抗原時(shí)檢測(cè)性能差異。結(jié)果表明固定抗原的濃度為200μg/mL，pH為7.4時(shí)，固定效果最佳。在0.5 ng/mL～51μg/mL范圍

7、內(nèi)，傳感器的頻率改變值與濃度的回歸方程為：y=15.711Ln(x)-203.85，決定系數(shù)R2為0.9522。最低檢測(cè)限為9.53×10-2 ng/mL。此傳感器能夠重復(fù)使用，選擇性好。此外，循環(huán)伏安曲線可以很好地表征電極表面的修飾及免疫反應(yīng)的進(jìn)行。
　　 ⑷建立了一種基于毛細(xì)管的光學(xué)免疫傳感器，將抗原-抗體反應(yīng)與生物素親和素體系相結(jié)合用于三唑磷農(nóng)藥的檢測(cè)。將間接免疫競(jìng)爭(zhēng)法用于光學(xué)免疫傳感器中，辣根過(guò)氧化物酶(HRP)酶標(biāo)物催

8、化四甲基聯(lián)苯胺(TMB)底物，在655nm下測(cè)得產(chǎn)物吸光度，待測(cè)農(nóng)藥的濃度與吸光度成反比。在1ng/mL～1μg/mL濃度范圍內(nèi)，A/A0與農(nóng)藥濃度的對(duì)數(shù)之間呈線性相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=-25.96x+102.09，決定系數(shù)為：R2=0.9874。用Ao-2SD法，計(jì)算出檢測(cè)限為1.8ng/mL。將此傳感器用于水樣、茶葉及梨的檢測(cè)中，測(cè)得的三唑磷農(nóng)藥在三種樣品中的含量均值分別為：9.7 ng/mL，6.4 ng/mL和3.5 ng/mL