表面功能化的磁性纳米复合物应用于食品中有机磷农药残留的快速分析

The problem of residues of organophosphorus pesticides (OPs) is very common and significant. The residues of OPs in food not only affect foreign trade and economic cooperation, but also the most important aspect is that long-term uptake will lead to different degree of damage on physiology and psychology of human. Therefore, rapid determination of OPs residues in food is very important. This project is to combine the preventive medicine, analytical chemistry and nano-science, use the good biological analysis of binding force, a special composite electrochemical properties and faster electronic conductive ability of surface functionalized magnetic nanocomposite to build the enzyme biosensor, and achieve the analysis approach for the major categories of OPs residues; then use the character of composite nanomaterials to build a classification method for the determination of OPs of different species ; The organic combination of the two aspects can achieve qualitative and quantitative determination analysis with multi-residues of organophosphorus pesticides, meanwhile could be applied to pesticide residue analysis in the actual food, and contribute to the crossover study of food safety, analytical chemistry and nanotechnology.

由于有机磷（OPs）农药的残留问题非常普遍和重要。食品中OPs残留不单单影响对外经济贸易，最重要的是长期食用对人体在生理和心理都会造成不同程度的损伤。因此对食品中残留OPs的快速测定非常重要。本项目是将预防医学、分析化学、纳米科学相互结合，利用表面功能化的磁性纳米复合物的良好的生物分析结合力、特殊的复合电化学性质、更快电子传导能力，构建酶传感器，实现对OPs大类残留分析方法；利用复合纳米材料的特性，构建OPs不同种类、单品种的定性定量分析方法；将用纳米传感器和酶传感器二者有机结合，实现对有机磷农药的多残留定性定量测定分析，同时应用于实际食品中的OPs农药残留分析，为食品安全、分析化学、纳米技术的交叉研究作出贡献。

食品中有机磷农药（Ops）残留不单单影响对外经济贸易，最重要的是长期食用对人体在生理和心理都会造成不同程度的损伤。因此对食品中残留OPs的快速测定非常重要。本项目是将预防医学、电分析化学、纳米科学相互结合，根据研究计划，研究了磁性纳米粒子Fe3O4作为核的纳米复合物如Fe3O4@Au、Fe3O4@Pt、Fe3O4@Ag等。通过研究发现，这些纳米复合物不但提供了一个类似生物膜的固定基质，更表现出了良好的生物催化功能和更快的电子传递。这些良好的生物催化或者传感特性可能是得益于壳核纳米复合物独特的电子特性、具有更大的吸附性、大比表面积效应和多重复合纳米粒子的协同效应，同时表面和核心的单一纳米粒子赋予了复合物特殊的理化性质。根据上述研究，首先构建了基于Fe3O4@Ag的纳米传感器的构建，利用Fe3O4@Ag纳米粒子的纳米放大效应和特殊的协同效应和化学性质，研究对杀螟硫磷和辛硫磷的定量分析和残留检测，提高了有机磷农药传感器的选择性、灵敏度、线性范围和实用价值；农残分析目前的检测方向趋于简单化、微型化、自动化和便携式，因此我们研制了一次性、可抛型、多通道、便携式的酶传感器，这种新型的传感器基于纸基分析系统，实现了对农残分析的新型要求。在研究中，我们发现目前新型的纳米材料石墨烯由于良好的物理化学性质和电子传导性质，得到了更多的研究和关注。因此我们研发了新型的-金/铂双合金纳米粒子修饰氧化石墨烯，同时研究了该纳米复合物的特殊电学性质；以此为基础，构建了基于乙酰胆碱脂酶（AChE）的酶传感器，对AChE进行有效的固定，实现对有机磷农药的初步定性定量分析，主要研究集中在加强酶固定化的，研究新的固定化酶方式，使固定化酶保持更高的催化活性，同时应用于实际样品分析，探究与这些方法相关的样品预处理方法和有效性确认，为实现有机磷农药甚至以后多种成分农药的多残留分析做出基础研究和实施可能；基于上述研究，也做了一些其他方面的小分子传感检测的工作。综上所述，该研究实现了对磁性纳米复合物的多角度研究、同时引入了新型的纳米材料石墨烯；也实现了对有机磷的残留痕量分析，在食品安全快速检测等方面具有十分重要的意义，研究成果将为新型纳米材料在食品安全分析领域的广泛应用打下理论和应用研究的基础。