[发明专利]基于复合纳米材料的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于复合纳米材料的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法，属于生物传感器技术领域。

背景技术

农药是用来防治农业病虫害和调节农作物生长的化学生物药剂。农药在世界农业生产中有着不可替代的作用。但同时，由于农药的不合理使用所引起的农药污染及其产生的危害后果是严重的，农产品中农药残留超标，严重威胁了人类的饮食安全。为了保护消费者的安全和健康，提高我国农产品的质量安全，增强国际竞争力，农产品的质量安全问题越来越受到关注，尤其是蔬菜中农药残留问题已经成为公众关注的焦点。为了从源头上阻止不合格的农产品进入市场，我国政府开始大力发展农药的各种检测技术，加强对农产品产地的实时监测。由于我国生产和使用的杀虫剂绝大多数品种为有机磷和氨基甲酸酯类农药，所以农药残留检测的重点也在有机磷和氨基甲酸酯类农药上。

目前，对农药残留检测的方法主要是气相色谱、液相色谱、薄层色谱、高效液相色谱及与质朴分析法结合等。这些方法虽然分析精度高，定量准确，也是国家规定的标准检测方法。但是这些方法大多需要对被分析样品进行前处理，操作复杂，费时久且费用昂贵，需要熟练的专业技术人员，不能满足现场快速检测样品的要求。我国农药残留的速测方法是酶抑制试纸法和酶抑制分光光度法（农残快速检测仪），可以实现有机磷农药及氨基甲酸酯类农药的现场快速检测，具有较好的实用性。速测卡是通过肉眼观察卡片的颜色变化，因此一般只能用于定性测量严重超标的蔬菜样品。酶抑制分光光度法也有比较广泛的应用，国内已有多种基于此原理的农药残留速测仪。分光光度法是基于吸光度值的变化进行检测的，但蔬菜水果含有的大量色素会对吸光度值造成很大影响，导致检测结果的不准确。并且上述方法存在回收率低，错检、漏检比例较高，重复性差，难以满足低残留和定量检测的要求等。

发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷，而且操作简单、响应时间短、价格低廉、灵敏度高的检测农药残留的乙酰胆碱酯酶生物传感器的制备方法。

其技术方案为：基于复合纳米材料的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法，其特征在于：乙酰胆碱酯酶生物传感器的组装过程为将多壁碳(MWNTs)与石墨烯（GR）用聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）溶解，形成PDDA-MWCNTs-GR复合物，将此复合物滴涂到玻碳电极（GCE）上，然后滴涂乙酰胆碱酯酶（AChE），得到AChE/PDDA-MWCNTs-GR/GCE传感器。

所述的基于复合纳米材料的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法，其特征在于：玻碳电极 (d=3mm) 的清洗，乙酰胆碱酯酶传感器敏感界面的构建及其过程表征，乙酰胆碱酯酶传感器工作曲线的建立，乙酰胆碱酯酶传感器性能的检测，乙酰胆碱酯酶传感器对实际样品的检测。

所述的基于复合纳米材料的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法，其特征在于：所制备的电流型乙酰胆碱酯酶传感器的工作曲线为：西维因农药的浓度在0.5 - 50 ng/mL时，I% = 0.313c+20.228；西维因农药的浓度在50 - 3000 ng/mL时，I% = 0.0128c+36.185。乙酰胆碱酯酶传感器性能检测包括准确性、稳定性、可再生性，以及乙酰胆碱酯酶传感器对蔬菜样品回收率的测定。

其制备原理为：由于氨基甲酸酯类农药与乙酰胆碱酯酶具有较高的特异性结合，因此常用乙酰胆碱酯酶作为检测氨基甲酸酯类农药的分子识别元件。乙酰胆碱酯酶生物传感器是将乙酰胆碱酯酶固定在电极表面，酶催化底物乙酰胆碱水解生成胆碱和乙酸。农药在结构上与底物乙酰胆碱有些类似，它可以和乙酰胆碱的活性中心有效结合，抑制乙酰胆碱酯酶的活性。胆碱是一种电活性物质，能在一定电位下发生氧化反应，通过伏安扫描过程中硫代胆碱氧化峰的大小可以测定农药残留的浓度。通过比较有无农药时酶促反应电流信号的变化得到农药对酶的抑制率，该抑制率与农药的浓度成对应关系，便可测得有机磷或氨基甲酸酯类农药的含量。