【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，大連化物所生態(tài)環(huán)境評價與分析研究組(103組)盧憲波研究員和陳吉平研究員團隊在電化學(xué)生物傳感器的研究中取得新進(jìn)展，利用負(fù)載銅量子點的超薄石墨炔(Cu@GDY)，實現(xiàn)了有機磷農(nóng)藥的抗干擾高靈敏檢測。
有機磷農(nóng)藥是世界上應(yīng)用最廣范、用量最大的殺蟲劑。農(nóng)作物、水體以及大氣中的有機磷農(nóng)藥殘留對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。即使是低劑量的有機磷在人體內(nèi)暴露，也能迅速抑制乙酰膽堿酯酶(AChE)的活性，阻斷神經(jīng)遞質(zhì)傳遞，導(dǎo)致昏迷、呼吸衰竭甚至死亡。因此，建立簡單、快速、可靠的有機磷農(nóng)藥檢測方法具有重要意義?；谝阴Ｄ憠A酯酶抑制原理的電化學(xué)生物傳感器是一種理想的有機磷檢測工具，但由于酶促產(chǎn)物的低電化學(xué)活性，導(dǎo)致其無法避免農(nóng)作物以及環(huán)境樣品中電活性物質(zhì)的干擾。
針對上述問題，本工作中，該研究團隊在其前期相關(guān)研究(Analytical Chemistry，2021)的基礎(chǔ)上，以Cu@GDY為雙功能平臺，在有效負(fù)載酶分子的同時作為酶促產(chǎn)物的高效電催化劑，實現(xiàn)了電信號的7倍提升并將氧化電位降低了440mV；通過對電極反應(yīng)動力學(xué)、活性位點來源、酶促產(chǎn)物與活性位點相互作用的表征，深入研究了電催化機理和構(gòu)效關(guān)系；進(jìn)一步通過對酶抑制動力學(xué)的理論推導(dǎo)和實驗驗證，實現(xiàn)了環(huán)境樣品和食品中有機磷農(nóng)藥的高靈敏檢測，檢出限低至1ng/mL。更重要的是，作物和環(huán)境樣品中常見的電活性化合物(維生素、苯酚、苯胺等)不會干擾該傳感器的有機磷的測定，為實際樣品的檢測提供了重要工具。
相關(guān)研究成果以“Ultrathin Graphdiynenanosheets Confining Cu Quantum Dots as Robust Electrocatalyst for Biosensing Featuring Remarkably Enhanced Activity and Stability”為題，發(fā)表在《生物傳感器和生物電子學(xué)》(Biosensors and Bioelectronics)上。該工作的第一作者是我所103組博士研究生牛凱。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、大連市科技創(chuàng)新基金等項目的資助。(文/圖 牛凱)
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