构建中药材中植物生长调节剂检测的石墨烯电化学传感新方法研究

At present, the rapid determination of plant growth regulators in Chinese medicinal materials attracted more and more worldwide attention due to its difficulty and importance. So this project, taking some plant growth regulators in Chinese medicinal materials as the object of study, adopting some new graphene nano-materials which have been functionalized by physical, chemical, biological methods, is planned to develop highly sensitive and selective electrochemical sensors. In course of study, the key factors affecting electron transfer within system are located by exploring the properties of surface modification groups in molecular scale, which include its structure, size, conductivity, hydrophobicity, hydrophilicity, biocompatible, etc., as well as the interaction between surface modification groups and plant growth regulators . And then, the rules and mechanism of electron transfer between graphene and exogenous plant hormones would be obtained. In addition, to realize the rapid detection of plant growth regulators , the technique rules of electrochemical sensors based on new graphene nano-materials would be futher discussed. In sum, this project may provide theoretical foundation and technical support for rapid detection of plant growth regulators in Chinese medicinal materials, and meanwhile it may have great significance in protecting human health and quality control technologies for Chinese medicinal materials.

本项目着眼于快速检测植物生长调节剂方法研究的热点与难点问题，以中药材中植物生长调节剂残留为研究对象，采用新型的石墨烯纳米材料，并利用物理、化学、生物等方法对其进行功能化修饰和处理，从分子尺度研究表面修饰基团的分子结构、分子大小、导电能力、亲疏水性、生物相容性、与不同植物生长调节剂的作用方式、作用力大小等性质对电子传递的影响，找出影响体系内电子传递的关键因素，探索出石墨烯与植物生长调节剂间的电子传递规律及机理，并探讨基于功能化石墨烯纳米材料电化学传感器在植物生长调节剂快速检测的技术规律，构建具有高灵敏度和高选择性的电化学传感器，实现对植物生长调节剂的快速检测。为中药材中植物生长调节剂的快速检测提供科学的理论依据与技术支撑，同时对中药材安全和保护人类身体健康有着重要的意义。

我们首先简要评述了2003年以来检测植物生长调节剂的电化学及生物传感器的研究进展，包括直接电化学行为传感、电化学生物传感、光电化学传感、分子印迹电化学传感等内容，并对传感器现状进行了阐述以及对未来发展趋势进行了展望。然后利用石墨烯或其他碳基纳米材料的功能化构建了植物生长调节剂检测的电化学传感技术方法，并应用于中药材中植物生长调节剂残留的检测中，如吲哚丁酸、萘乙酸、4-氯苯氧乙酸、6-苄氨基嘌呤、激动素、4-溴苯氧乙酸等。此外，我们还结合类似研究技术，分析检测了盐酸四环素、盐酸金霉素、磺胺甲噁唑、磺胺二甲基嘧啶、甲氧苄啶等抗生素或磺胺抗菌素，甲基对硫磷、杀螟硫磷、氯氰菊酯、硝基吡喃等农药分子，以及壬基酚、镉和铅等环境污染物或重金属子。此外我们还尝试了相关传感技术检测过氧化氢和葡萄糖、葡萄糖、半夏中阿魏酸等，并探索了端基分析法评价含硼二吡咯烷聚合物的分子量等。总之，本项目挖掘了石墨烯或其他碳材料构建传感器应用于中药材或其他领域中植物生长调节剂残留或其他药物分子检测的发展潜力，并探讨了传感检测机理，为后续研究打下了基础。截至目前为止，本项目共发表论文24篇，其中SCI收录论文8篇，核心刊物16篇；参加国内会议2次；培养了13名硕士研究生，其中有5人已毕业并获得硕士学位，在读硕士生8人；获第二届贵州省优秀科技个人1人次，加强了学术团队的建设，贵州省高等学校绿色化学与资源环境创新团队获省教育厅滚动资助。