基于电化学免疫阵列传感器对多环芳烃在线实时检测的新方法研究

如何实现准确、快速、灵敏地在线检测有毒污染物，一直是环境分析具有挑战性的热点研究领域。本项目以多环芳烃(PAHs)为研究对象，拟构建新型电化学免疫阵列传感器，将纳米材料、量子点引入传感器界面的功能化修饰，实现阵列传感器的位点专一性识别，并合成高特异性的PAHs单克隆抗体，建立PAHs多组分同时检测的新方法；结合流动注射分析，开发PAHs多组分在线实时检测的新技术。该研究将为建立PAHs环境污染的预警系统提供技术支持和科学依据。

本研究基于抗原-抗体的特异性免疫反应，构建电化学免疫阵列传感器，实现对多组分PAHs的快速在线检测。首先，合成出萘、蒽、菲和荧蒽的人工免疫原，在此基础上成功制备出萘、蒽、菲、荧蒽的特异性抗体。构建多种PAHs免疫传感器，分别包括：（1）利用金纳米粒子大的比表面积和良好的生物兼容性固定萘抗体，构建nano-Au萘免疫传感器。依据不同浓度的抗原与萘抗体结合后，传感器界面电子传递阻抗的变化与免疫产物的量成正比来测定萘分子的浓度。（2）采用Nafion膜和金纳米粒子（nano-Au/Nafion）复合物作为电极材料，构建操作简单、高度灵敏、无标记型电化学阻抗免疫传感器，应用于芘类多环芳烃1-芘丁酸（PBA）的检测。（3）以金电极为基体电极，利用巯基物质在金表面的自组装特性，在电极表面形成稳定、有序、尾基为羧基的巯基乙酸(MAA)单分子层自组装膜固定anti-PAH抗体。以菲（PHE）为检测对象，考察了传感器交流阻抗谱的电子转移阻抗在不同浓度PHE中的响应变化，实现了对PHE的定量分析。（4）以石墨烯/壳聚糖（GS/CS）为电极材料构建电流型免疫传感器，应用于苯并芘（BaP）的快速检测。（5）采用壳聚糖-石墨烯-Au复合膜修饰玻碳电极，制备一种无标记的电流型免疫传感器。依据不同浓度的抗原与anti-PAH抗体结合后，传感器界面的电流变化与免疫产物的量成正比来测定PBA分子的浓度。（6）将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF4）离子液体掺杂进入一定比例的石墨烯-壳聚糖复合膜中，制备了一种新型的电极修饰材料，构建无标记电流型免疫传感器，建立1-芘丁酸快速检测的新方法。（7）采用二茂铁衍生物二茂铁甲酸（Fc-COOH）、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸（ILs）、石墨烯和壳聚糖以及纳米金为电极修饰材料，构建一种用于蒽的检测研究的阻抗性电化学免疫传感器。（8）以L-半胱氨酸（L-cysteine，LC）/普鲁士蓝（PB）修饰的玻碳电极为基底，构建电流型免疫传感器，从而实现对荧蒽（Fluoranthene FLT）的快速检测。在以上传感器和检测方法的基础上，开发出电化学免疫阵列传感器，建立了多组分PAHs在线检测的新方法，并应用于实际样品中多组分PAHs的同时检测，为多组分PAHs的在线实时检测提供了技术支持。