有机磷化合物靶向酶的取向固定及其在痕量及超痕量有机磷化合物检测中的应用研究

本项目拟利用纳米制备和界面组装新技术及新方法，设计新型的纳米功能界面和有机功能化介孔材料用于有机磷靶向酶（有机磷水解酶和乙酰胆碱酯酶）的固定，通过调节功能界面的电荷密度、电荷性质、亲疏水性质、表面曲率和界面空间结构等性质调节有机磷靶向酶在功能界面上的取向和催化活性，探寻酶的取向和催化活性之间的关联，发展可显著提高酶生物活性和稳定性的固定化新方法，结合具有高灵敏、低成本、便携等特点的电化学检测技术，建立可对痕量及超痕量有机磷化合物进行高灵敏检测的新方法和新技术，进而研制出高灵敏、便携、响应快速的组合芯片，实现有机磷化合物的现场快速检测，为有机磷农药的现场监控和有机磷神经毒气的预警提供新途径

按照项目申报书中提出的研究计划，我们的研究主要侧重在三个方面：（1）设计及研制新型纳米功能界面和有机功能化介孔材料电化学传感器以及微生物传感器并将其用于有机磷农药的检测。我们制备了一种具有大比表面积的介孔硅泡沫材料，用于固定有机磷农药的靶向酶乙酰胆碱酯酶(AChE)，从而发展为高灵敏的有机磷农药生物传感器。通过该方法制备的有机磷农药传感器对有机磷农药马拉硫磷的检测限可以达到5ng/mL；同时我们进行了微生物传感器的研制并将之用于检测有机磷农药。从长期受农药污染的土壤中分离出4株能有效降解甲基对硫磷的菌株，并对降解率最高的Klebsiella sp. MP-6进行降解机制研究，发现该菌株水解甲基对硫磷主要产生二甲基硫代磷酸和对硝基苯酚，基于此，将Klebsiella sp. MP-6作为生物识别元件，以中性酚聚合物膜离子选择性电极为换能器，构建了一种测定甲基对硫磷的微生物传感器，并将该传感器与分子印迹固相萃取技术联用，快速灵敏检测环境中甲基对硫磷的残留。在最优条件下，甲基对硫磷的电位响应工作曲线线性范围为5-100 nM，检出限可达1 nM (3σ)。将该联用技术用于海水、湖水和自来水中甲基对硫磷的测定，回收率在90%-106%之间。（2）拟用于电极修饰的MOM类化合物的合成和表征。采用氟代芳香配体为荧光天线及发光基团，以Ag+ 离子敏化发光强度，设计合成荧光功能导向的MOF类光功能材料。尝试合成一些具有半导体或光催化性能的以团簇基元为节点的多维MOMs化合物，将功能化的团簇基元包埋在框架结构中，通过团簇基元与有机配体的协同作用加强功能。（3）喹啉疏水基双亲分子的合成及其对金属离子的荧光检测。我们将羟基喹啉分子进行衍生化，将喹啉分子作为疏水基团，离子液体基团作为亲水基团，中间用长链烷烃作为间隔，从而得到了双亲结构且具有配位作用的特殊荧光分子。这类分子可以通过喹啉基团与金属离子进行配位结合，从而产生荧光增强，通过这一发光过程，达到金属离子检测的目的。