有机磷农药生物标志物的高灵敏免疫分析与活性监测新方法

对有机磷农药所产生的生物效应和环境风险进行评价已成为分析化学和农药化学领域最重要的研究内容之一。提高有机磷农药生物标志物检测的灵敏度是监控低剂量有机磷农药暴露与潜在危害的关键。针对有机磷农药生物标志物早期检测方法存在操作复杂、价格昂贵、灵敏度与准确性尚需提高等难点，本项目将利用纳米材料和生物标记技术制备多种灵敏、功能化纳米标记物，实现对生物分子的快速标记，放大检测信号。并进一步结合免疫分析原理，发展特异性强、敏感性高的有机磷农药生物标志物的快速、经济的免疫检测新技术。系统考察有机磷农药暴露与其生物标志物活性之间的剂量-效应关系，建立有机磷农药生物标志物的活性监测新方法，为早期监测有机磷农药暴露和预测可能的毒性作用提供新途径。相信通过本项目的实施，对于阐明有机磷农药的致毒机理、评估生物体暴露于有机磷农药的危险性及早期预警严重毒性伤害等具有重要意义。

本项目针对有机磷农药生物标志物早期检测方法存在操作复杂、价格昂贵、灵敏度与准确性尚需提高等难点，我们开展了有机磷生物标志物高灵敏检测与活性监测新方法的研究。利用纳米材料和生物标记技术制备了多种灵敏、功能化纳米标记物，实现了对生物分子的快速标记，放大检测信号。并进一步结合免疫分析原理，构建了靶标酶的多通道纳米免疫传感器，成功监测了血浆中胆碱酯酶的抑制过程，灵敏度极高（< 2％酶抑制），并由此构建了低剂量有机磷农药暴露的电化学免疫检测新方法。将该纳米载体放大技术用于多通道免疫传感器的研制，构建了一套基于免疫试纸条技术的双通道电化学免疫传感器，并用于红血球细胞中低剂量有机磷农药暴露检测。该方法基于解毒剂的复活原理，同时测定靶标酶活性与总量，两者只差即可判断农药中毒程度。整套装置灵巧便携，无需样品预处理，并将整体检测时间缩短至10分钟。我们以毒死蜱农药为模型分子，成功监测了红血球细胞中的毒死蜱残留，发展了特异性强、敏感性高的有机磷农药生物标志物的快速、经济的免疫检测新技术。构建了基于普鲁士兰/石墨烯、Au纳米/二氧化锆/二氧化硅、四氧化三铁/二氧化钛等界面体系的胆碱酯酶生物传感器，用于有机磷农药的高灵敏检测。由于常规酶电极检测农药的电位通常比较高（> 0.7V），该方法创新性地引入电子媒介体并通过石墨烯及纳米粒子良好的电子传导能力，使氧化过电位大大降低。同时由于氧化电位降低，该方法减少了基体中其它电活性物质的干扰。系统考察了有机磷农药暴露与其生物标志物活性之间的剂量-效应关系，建立了有机磷农药生物标志物的活性监测新方法，为早期监测有机磷农药暴露和预测可能的毒性作用提供新途径。对于阐明有机磷农药的致毒机理、评估生物体暴露于有机磷农药的危险性及早期预警严重毒性伤害等具有重要意义。