基于多重信号放大的比率型电化学生物传感器用于抗生素的检测

Antibiotics residues in food and environments have a great harm to human health. Development of accurate, sensitive and specific biosensor is of great significance for detection of antibiotics. In this project, we will synthesize MoS2 nanostructured materials by ultrasonication, microwave, and hydrothermal method. Then, the MoS2/porous carbon nanocomposites with uniform pore size, large specific surface area and excellent catalytic properties will be prepared by in-situ synthesis using inorganic salts as templates. The structure, component and physical or chemical properties of as-prepared MoS2 and MoS2/porous carbon will be characterized. The form mechanism of nanocomposites and synergistic mechanism will be investigated. The as-prepared MoS2 and nanocomposites will be used to modify electrode or label special biomolecules for fabrication of nanoprobes. The ratiometric electrochemical biosensor will be fabricated by incorporation of nanoprobe and internal probe into one sensing interface. Based on the specific recognition combining with multiple signal amplification strategy, the detection of tetracycline antibiotics with high sensitivity, selectivity and accuracy will be achieved. The sensor will be characterized to study the mechanism of molecule recognition and response. This project will provide a new technique means for detection of antibiotics, which is of great scientific significance and social value.

抗生素在食品及环境中的残留严重影响了人类的健康，构建准确、灵敏、特异性的生物传感器对抗生素的检测意义重大。本项目拟采用超声、微波或水热等技术合成MoS2纳米结构材料。采用无机盐为模板，通过原位合成法制备具有孔径均匀、比表面积大、催化活性强等特点的MoS2/多孔碳复合材料。对MoS2及复合材料的结构、组成和物理化学性能进行测试表征，深入探讨复合结构的形成机理及协同作用机制。利用MoS2及复合材料作为电极基质或标记特定的生物分子构建纳米生物探针。将纳米生物探针与内参比探针进行有机整合，构建比率型电化学传感器，基于适体的特异性作用，结合MoS2、多孔碳及核酸外切酶的多重信号放大策略，实现四环素类抗生素的高灵敏、高选择性和准确检测。对传感界面进行测试表征，揭示传感器的分子识别机理及响应机制。该课题的研究为解决在环境和食品安全方面抗生素检测提供新的技术手段，具有重要的科学意义和和社会价值。

本项目围绕环境和食品安全在分析检测方面的需求，以提高抗生素和有机磷等有毒有害物质的检测灵敏度和选择性为目标，开展MoS2量子点、碳量子点等纳米材料及其复合材料的制备，构建快速、灵敏、高选择性的光或电化学生物传感新方法，并对传感界面或检测机理进行研究，揭示了传感器的分子识别机理及响应机制。采用微波辅助一步法合成了乙二胺功能化的MoS2量子点，该量子点具有较强的荧光性能和较高的量子产率。基于功能化的MoS2量子点构建了一种快速、简单和可靠的荧光检测方法，实现了水体中抗生素的定量检测。采用溶胶-凝胶法制备了分子印迹双色发射量子点探针，用于水体中抗生素的选择性检测及NAND逻辑门的构建。通过水热法一步合成镁和氮共掺杂碳点（Mg,N-CDs），利用解磷定（PAM）作为供体和猝灭剂之间的连接体，开发了一种基于Mg,N-CDs的快速灵敏检测对氧磷的荧光分析方法，该方法具有响应快，灵敏度高，检测限低的特点，并应用于实际样品中对氧磷的检测。通过将MoS2QDs自组装在金纳米粒子（AuNPs）表面上，形成卫星复合体（Au@MoS2QDs）。基于MoS2量子点的配位交换和荧光共振能量转移机制，可用于乙酰胆碱酶活性和有机磷的“开-关”式检测。通过液相剥离法制备了C3N4量子点荧光探针，建立了一种快速、简单和可靠的抗生素检测方法。采用液相剥离和静电组装方法制备了二硫化钼/碳量子点（CQDs）纳米复合材料，通过共价键合作用将乙酰胆碱酯酶固定在电极表面。利用复活剂使抑制酶的活性恢复，从而引起电流信号的改变。基于此构建了复活型的乙酰胆碱酯酶电化学生物传感器，用于有机磷农药的特异性检测。