基于功能化DNA自组装纳米结构的生物传感器构建及其用于有机磷农药残留快速检测研究

The rapid and accurate detection of pesticide residues is one of the key steps to control the residue levels for ensuring agricultural products quality security. In order to overcome the drawbacks of the existing standard rapid detection method, such as the bad stability and sensitivity, this project focuses on the fast biosensing of organophosphorus pesticides residues and aim to apply DNA self-assembled two dimentional array and/or three dimentional nanostructures as scaffolds to precisely arrange the recognition element and signal-producing element of biosensor. By controlling the spatial orientation, density, proportion and relative position of recognition element and signal-producing element, the performance of electrochemical or/and optical biosensing will be improved to enhance the sensitivity and selectivity, realizing the rapid analysis of organophosphorus pesticides residues in agricultural products sensitively. This project is to provide new priciples and novel strategies for the rapid and accurate analysis of organophosphorus pesticides residues.

农药残留的快速、准确分析，是控制农产品中农药残留，保障农产品质量安全的关键环节之一。本项目拟将有机磷农药残留的生物传感快速检测作为主要研究内容，针对现有标准快检方法稳定性不够、灵敏度不高等问题，以DNA自组装二维阵列或三维纳米结构作为基底，将生物传感分子识别元件和信号产生元件精准、可控排布于DNA纳米结构上的特定位置，通过控制生物传感分子识别元件、信号产生元件在DNA自组装纳米结构基底上的空间取向、密度、比例和相对位置，增强传感性能，从而提高检测的灵敏度和选择性，发展电化学或（和）光学生物传感器，实现对农产品中有机磷农药残留的快速、高灵敏分析。本项目以期为有机磷农药残留的精准、快速检测分析提供新原理和新方法。

农药残留的快速、准确分析，是控制农产品中农药残留，保障农产品质量安全的关键环节之一。本项目将有机磷农药残留的化学/生物传感快速检测作为主要研究内容，针对现有标准快检方法稳定性不够、灵敏度不高等问题，制备DNA自组装功能纳米结构和金属有机框架（MOFs）材料，在此基础上构建“目标物识别-检测信号输出”化学/生物传感检测模式，并结合分子逻辑门，增强传感性能，提高检测的灵敏度和智能化水平，为有机磷农药残留的精准、快速检测分析提供了新原理和新方法。本项目获得的主要研究结果有：针对多种农药难以快速、同时检测，以DNA分子识别探针组装成分子器件，结合信息技术，构建多参数、智能检测模型，实现了在复杂体系中将多个待测目标物按照其属性快速筛分；针对农药残留检测待测物提取、净化及检测步骤多、耗时长等问题，研制具有吸附、富集功能的MOFs发光材料，单步骤同时完成目标物的提取与检测，实现了高毒农药的无需前处理、原位成像直接检测。通过本项目资助获得研究结果已发表论文5篇，申报国家发明专利3件，辅助培养硕士研究生3人。