基于免疫传感微阵列芯片的果蔬农药残留检测技术研究

农业生产中超剂量滥用农药,造成果蔬中农药残留的多样性和复杂性，对食品安全及人类健康构成了很大威胁。研究可同时检测多种农药残留的免疫传感技术是解决这一问题的有效途径，而该技术的突破有赖于免疫传感微阵列集成化芯片系统的实现。围绕上述问题，本项目拟研究微电极阵列结构、电极材料对传感器性能的影响；研究安培型免疫传感器抗原抗体的性质及电化学反应过程中的电子转移机理，采用多壁碳纳米管/纳米金固定修饰HRP标记抗体，研究抗体在微尺度下与微电子技术相兼容的固定方法，实现免疫传感器检测的高灵敏度和高稳定性；研究安培型免疫传感器微阵列的多通道电流微小信号采集、放大与处理，实现免疫微阵列芯片单片集成。以上研究将为实现果蔬农药残留检测技术的多组分、微型化、在线检测提供理论依据和技术支撑。

农业生产中超剂量滥用农药,造成果蔬中农药残留的多样性和复杂性，对食品安全及人类健康构成了很大威胁。研究可同时检测多种农药残留的免疫传感技术是解决这一问题的有效途径，而该技术的突破有赖于免疫传感微阵列集成化芯片系统的实现。围绕上述问题，本项目主要研究了基于微电极阵列的免疫传感器农药残留检测技术。研究了L-半胱氨酸、纳米金、克百威单克隆抗体依次层层组装方法制备无标记免疫传感器。L-半胱氨酸对多巴胺有较好的电化学活性，可以起到很好的放大电流作用，采用差分伏安法对免疫反应前后的响应电流进行检测，用克百威农药作为模板，检测限明显低于国家农药残留的限量标准，且稳定性、重现性等都能满足要求。研究了基于纳米金和三维复合膜的电流型免疫传感器电极修饰方法。采用的纳米金（DpAu）晶体具有扩大电极比表面积和增大普鲁士蓝-多壁碳-壳聚糖 (PB-MWCNTSs-CTS)三维纳米复合膜固定量的功能，为固定分子提供生物活性的微环境，使修饰电极表面能吸附大量抗体并很好地保持其生物活性。研究了溶胶凝胶固定抗体的方法，采用这种方法可使抗体有效地固定在电极上，且较好的保持了抗体本身的生物活性。制备的免疫传感器性能优良。研究了蛋白A对抗体的定向固定技术，利用蛋白质A和抗体的Fc端特异性结合来定向固定抗体，有效完成了目标成分的免疫检测。对制备的免疫传感器电化学行为进行研究，明确了无标记电流型免疫抗体抗原免疫反应电化学识别机理。研究微阵列电极结构如电极对数对免疫传感器性能的影响，研究了金电极和玻碳电极对制备的免疫传感器的检测性能影响。研究了微阵列电极的制作方法，明确了基于蛋白质A定向固定的微电极阵列免疫传感器的制备方法，从而明确了在微阵列电极上抗体抗原反应的电子转移机理。研究了电流型免疫传感器微阵列的电流微小信号采集、放大与处理技术，设计微弱电流读出电路和模数转换模块，实现了微阵列电极免疫传感器检测芯片的集成。以上研究将为实现果蔬农药残留检测技术的多组分、微型化、在线检测提供理论依据和技术支撑。