功能纳米材料电化学传感平台的构建及用于农药残留的检测

Pesticide, as we know, is of great importance in production and security of agricultural and pest control, however, pesticide residues which caused by unreasonable application of pesticides have brought great harm to human survival environment and their own health. So it is critical to manufacture a reliable sensitive and fast pesticide residue determination method. This project will fabricate an electrochemical sensor platform to detect pesticide residues which combine electrochemical analysis techniques and quantum dots, precious metal nanoparticles, magnetic nanomaterials and carbon nanotubes modified electrodes. This project intends to sreen out excellent performance of the biosensor and construct the electrochemical sensing platform by using scanning electron microscopy (SEM) and other instruments of the composites to charactering its composites, morphology, size and function to explore the impact of different composition or the concentration ratio of composite material modified electrodes on the performance of the biosensor, meanwhile evaluating and optimizing comprehensively the response, anti-interference characteristics, reproducibility, selectivity, linearity range and detection limit of sensor. The sensor platform with the advantage of high sensitivity, good selectivity, wide range of applications may be used to detect pesticide residues and is of great significance for the protection of human health. At the same time this research project provides new methods and ideas for on-site rapid detection of pesticide residues and has broad commercial applications.

农药在农业生产和病虫害防控方面发挥着重要作用，但是不合理的使用农药导致的农药残留问题已给人类生存的环境和自身健康带来了巨大的危害，因此，建立准确、快速、灵敏的农药残留检测方法至关重要。本研究拟采用量子点、贵金属纳米颗粒、磁性纳米和碳纳米四种功能纳米材料复合修饰电极，结合电化学分析技术构建电化学传感平台检测农药残留。利用扫描电镜等设备对复合纳米材料的形貌、粒径和功能特点等参数进行表征分析，考察不同组成及配比浓度复合材料修饰电极时对生物传感器性能的影响，并对传感器的响应特性、抗干扰特性、重现性、选择性、线性范围和检出限等进行系统的评价与优化，筛选出性能优良的生物传感器，全方位构建电化学传感平台。该传感平台具有灵敏度高、选择性好、应用范围广等优点，可用于多种农药残留的检测，对保护人类健康具有重要意义。同时本项目的研究为农药残留的现场快速检测提供了新思路和新方法，具有一定的商业应用前景。

农药在环境中的长期积累对人类和动物的健康具有潜在的危害，农药残留已经受到人们越来越多的关注。本项目构建了基于共轭聚合物和Ag-rGO-NH2纳米复合材料的乙酰胆碱酯酶（AChE）生物传感器。在最适条件下，马拉硫磷的线性范围为0.099–9.9 µg/L−1，回归系数为0.9947，检出限为0.032 µg/L−1；敌百虫的线性范围为0.0206–2.06 µg/L−1，回归系数为0.9969，检出限为0.001µg/L−1。制备的生物传感器具有良好的导电性、催化活性和生物相容性。以甲基丙烯酸为功能单体，氧化乐果为印迹分子，构建了可用于检测果蔬中氧化乐果和乐果的分子印迹传感器。在优化条件下，氧化乐果和乐果的线性范围分别为0.1～26nmol/L和 5～20nmol/L，检测限分别为0.1pmol/L和1pmol/L。该传感器具有良好的重现性和长期稳定性，为有机磷农药的分析提供了一种新的、有前途的工具。采用原位电聚合，以邻苯二胺选为功能单体，环丙氨嗪作为印迹分子，构建了环丙氨嗪分子印迹电化学传感器。在优化实验条件下，传感器的线性范围为6.02×10-11 ~6.02×10-3 mol L-1（R2=0.993），检出限为2.0×10-11 mol L-1 。该传感器对环丙氨嗪表现出良好的特异选择性、稳定性、重现性及较宽的线性范围。构建了基于金属有机框架材料（MOFs）和有序介孔碳（OMC）的电化学传感器，实现了对8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）的快速实时检测。在最佳实验条件下，8-OHdG在0.35 ~ 350μmol/L的浓度范围内与峰电流有良好的线性关系，其相关系数为0.9977，检出限为0.22μmol/L。本项目的成果能够在一定程度上弥补目前农药检测的不足，为现场检测提供准确、快速的检验结果，对环境保护、食品安全、医疗健康以及提高人类生活质量具有重要实际意义。