有机磷农药生物电化学传感器的研究进展

为了监测有机磷农药给人类及整个生态环境所造成了的危害和影响，本文综述了最近几十年来电化学生物传感器技术在有机磷农药（OPs)检测领域的研究进展。     

用于农药残留检测的酶生物传感器

酶生物传感器在农药残留检测方面具有传统检测方法不可比拟的优势.本文介绍了胆碱酯酶和有机磷水解酶在生物传感器中的应用,重点介绍了用于有机磷等农药残留分析的酶生物传感器的种类和研究现状,讨论了几种酶固定化方法存在的优势和局限,指出了目前研究需解决的问题并展望了未来的发展方向.     

基于乙酰胆碱酯酶抑制的有机磷农药生物传感器研究进展

有机磷农药(OPs)残留可通过食物链在生物体内富集,从而对自然生态和人类健康带来极大威胁.用于检测有机磷农药的传统分析方法(如高效液相色谱法和气相色谱法)具有响应时间较长、成本较高以及检测程序复杂等局限.近年来,生物传感因具有专一性强、速度快、准确度高等优势被广泛用于分析领域.而利用乙酰胆碱酯酶(AChE)作为识别元件...     

Au掺杂Fe3O4纳米粒子酶传感器的制备及其应用于有机磷农药检测的研究

合成了金掺杂的四氧化三铁纳米粒子(Au-Fe₃O₄), 以壳聚糖为交联剂, 制备了电流型乙酰胆碱酯酶(AChE)生物传感器, 并将其应用于有机磷农药(OPs)的检测. 实验表明, Au-Fe₃O₄纳米粒子具有良好的生物兼容性, 能够有效地促进电子传递, 修饰了Au-Fe₃O₄纳米粒子的酶传感器, 响应速度快, 检测灵敏度高, 稳定性好; 固定在传感器上的乙酰胆碱酯酶有良好的酶动力学响应, 其表观米氏常数( )为10.3 mmol/L. 利用有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用, 以硫代乙酰胆碱(ATCh)为底物, 对有机磷农药敌敌畏进行了检测, 检测限达到4.0×10^－13 mol/L.     

共振光散射比浊法测定有机磷农药残留量

有机磷农药对人与动物的毒性作用较大，绝大多数有机磷农药都是剧毒的。因此，建立有效的检测有机磷农药残留的方法是非常重要的。目前检测有机磷农药的方法有：色谱法、光谱法、免疫法、生物传感器以及化学发光法等；农药速测卡也可以半定量或定量测定市售蔬菜中的有机磷农药残留。近年来共振光散射法（RLS）作为一种新的分析技术正得到越来越多的研究和应用。     

电聚高分子膜固定化酶生物传感器及其进展

本文将电化学聚合高分子膜固定膜酶制备的生物传感器分为以下三种主要类型，并分别 就其发展概况和发展方向进行了评述。即：以溶解氧为电子受体的的生物传感器（第一代电流型生物传感器）；以非氧介全为电子受体的生物传感器（第二代电流型生物传感器）和电子在酶和聚合高分膜之间直接进行转移的传感器（第三代电流型生物传感器）。     

纳米金-核酸适配体快速可视化检测药材中4种有机磷农药的方法研究

建立了一种基于金纳米粒子-核酸适配体的可视化纳米生物传感器检测中药材中有机磷的方法。选用可与有机磷农药特异性结合的广谱适配体作为识别元件,以纳米金为信号转导元件,在纳米金粒子表面修饰有机磷适配体,构建出能够检测甲拌磷、氧化乐果、丙溴磷、水胺硫磷4种有机磷农药的适配体传感器,并将其用于中药材中4种有机磷农药的检测。结果显示,当4种有机磷残留总量超过1 000μg/L时,溶液体系由红色变为蓝色,可达到肉眼快速检测的效果。该方法操作简单、特异性好、检测结果直观,适用于中药材中4种有机磷农药的现场快速检测。     

用于测量农药残留的小麦酯酶的选择

为研制探测农药残留的生物传感器，研究了农药乐果[O,O-二甲基S－（N－甲基胺基甲酰甲戎）二硫代磷酸酯]对各种小麦植物酯酶的抑制，从小麦中提取植物酶，以农药乐果为抑制剂，采用分光光度法研究了乐果对各种小麦酯酶活性的影响；研究显示，不同品种小麦酯酶对农药乐果的敏感度不同，在所研究的品种中，豫麦39和小麦周9对乐果较敏感，研究结果说明了选择小麦酶源的必要性。     

辣根过氧化物酶在表面活性剂膜中的直接电化学

利用3种表面活性剂分别将辣根过氧化氢酶固定在裂解石墨棱面（edge-plane pyrolytic graphite,EPG)电极表面,研究了辣根过氧化物酶（HRP）中Fe(Ⅲ）／Fe（Ⅱ）电对与电极之间的直接电子传递过程以及酶催化双氧化还原过程。实验结果表明：（1）表面活性剂是一种固定酶的理想材料;（2）这种体系可能构造第三代生物传感器,对解释生物体代谢过程具有理论意义,对制备第三代生物传感器具有应用价值。     

酶生物传感器中酶的固定化技术

综述了近年来国内外酶生物传感器的进展,介绍了制作酶生物传感器的关键技术——酶的固定化。固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价键合法和交联法。固定化材料分为无机材料、有机聚合物材料、凝胶以及生物材料等。探讨了固定化方法和固定化材料对酶的固定化及酶生物传感器性能的影响,并结合自己的工作展望了酶生物传感器的发展方向和趋势。     

基于DNA定向固定化技术构建毛细管固定化酶微反应器的研究进展

生物酶影响着物质代谢和质能转换等生命活动,生物体内某些酶的活性变化会导致疾病的发生。发展新型的酶分析方法对深刻理解生物代谢过程、疾病诊断和药物研发等具有重要意义。毛细管电泳（CE）具有分离效率高、分析速度快、操作简单和样品消耗少以及可与多种检测手段联用等优点,在酶分析研究中越来越受到关注。CE酶分析主要包括离线和在线两种模式,其中,固定化酶微反应器与毛细管电泳联用（CE-IMER）的在线酶分析已经成为主要的酶分析方法之一。CE-IMER充分结合了固定化酶和CE的优势,将游离酶固定在毛细管内,不仅可以显著提高酶的稳定性和重复使用性,而且可以实现纳升规模溶液的自动化酶分析,进而显著降低酶分析成本。目前已有大量方法制备IMER用于CE酶分析,然而如何构建性能良好、可再生使用、酶固载量大、自动化程度高的CE-IMER一直是该领域重点研究的问题。DNA定向固定化技术（DDI）可以充分利用DNA分子的碱基互补配对（A-T,C-G）,在温和的生理条件下特异性固定生物大分子。由于短链双螺旋DNA分子具有较强的机械刚性和物理化学稳定性,通过DDI将酶固定在载体表面,有利于降低传质阻力,提高酶与底物的接触能力,进而促进酶促分析过程。该文主要综述了利用DDI构建新型IMER在CE酶分析中的应用现状,并对其未来发展进行了展望。     

固相微萃取-气相色谱法测定红葡萄酒中残留的有机磷农药

采用溶胶-凝胶包埋技术制备了耐高温固相微萃取头(SPME),用该萃取头与气相色谱-热离子化检测器联用对红葡萄酒中的12种有机磷农药残留进行了测定。实验中对搅拌速度、萃取时间、盐浓度等条件进行了优化。结果表明,在样品用量25 mL,搅拌速度1250 r/min,盐浓度 150 g/L,萃取时间30 min的条件下,绝大多数组分峰面积的相对标准偏差（RSD）在5%以下,各种有机磷农药的检测限为5 ng/L到0.38 μg/L。     

电化学酶传感器在环境污染监测中的应用

电化学酶传感器是一种应用广泛的生物传感器,它将酶及其底物相互作用的特异性与电化学的强大分析功能相结合,已经被广泛应用于药理学、临床、食品、农业以及环境监测中。制备电化学酶传感器的关键步骤是酶的固定化,选择用于制备电化学酶传感器的合适的酶固定化方法,在传感器电子转移动力学、稳定性和重现性等方面起着主要作用。本文在阐述电化学酶传感器工作原理的基础上,简要介绍了用于电化学酶传感器制备过程中的酶固定化方法,重点讨论了电化学酶传感器在监测环境中广泛存在的有机污染物、无机污染物和重金属等方面的应用,并对电化学酶传感器的发展方向进行了展望。     

A novel long path length absorbance spectroscopy for the determination of ultra trace organophosphorus pesticides in vegetables and fruits

A simple, rapid, sensitive and reproducible spectrophotometry for determination of ultra trace organophosphorus pesticides (OPs) with liquid core waveguide light intensity technique is presented. OPs were degraded into phosphate with UV light, potassium peroxydisulphate as oxidant and nanosized titanium dioxide as catalyst. Under the optimum selected conditions, linear light intensity response was obtained in the range of 2.0 x 10(-11) to 8.0 x 10(-10)g mL(-1) phosphate, and the limit of detection (LOD) 6.7 x 10(-12)g mL(-1) was achieved. Both the low limit of linear range and the LOD of the proposed method were lower over 1000-fold than that of classical spectrophotometry. The proposed method was applied to the determination of ultra trace OPs in vegetables and fruits samples.     

Development and evaluation of microfluidic device for the determination of organophosphorus pesticide incorporating monolith based immobilized AChE with spectrophotometric detection

A spectrophotometric microfluidic bioreactor system is described for the determination of organophosphorus pesticides. The glass chip was designed and fabricated for in situ monolithic preparation and subsequently acetlycholineserase (AChE) immobilization via a covalent bonding method. The porous polymer monolith was prepared using glycidyl methacrylate, ethylenedimethacrylate and 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one in binary porogenic solvents of cyclohexanol and dodecanol. The epoxide groups of monolith were reacted with ethylenediamine and gluteraldehyde to allow immobilization of the enzyme using their amine groups. Organophosphorus pesticides can be determined by measuring their inhibition effect on the enzyme AChE using Ellman's reaction. A linear relationship between the absorbance and percentage inhibitions was obtained over the concentration range of 0.25 to 2.50?mg?L^?1 paraoxon with a correlation coefficient (r ²) of 0.9974. The limit of detection (LOD) defined as 10% inhibition (I ₁₀) was 0.17?mg?L^?1 for paraoxon. The relative standard deviations (RSD) of 1.0?mg?L^?1 paraoxon was 3.73% (n?=?5). The proposed µFI system incorporates efficient enzyme immobilization and reduces reagent consumption and waste production and could thus be considered to be more environmentally friendly.     

高效液相色谱-串联质谱法测定烟草中有机磷农药的残留量

建立了一种基于液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)定量分析微量有机磷农药残留的方法,并应用于烟草中农药残留物的定量检测。采用乙腈超声提取烟草中的有机磷农药残留,以甲醇-水（含0.1%乙酸铵）(体积比为95∶5)为流动相,经高效液相色谱分离,以串联质谱在多反应监测(MRM)模式下测定,在2.5 min内完成了甲胺磷、乙酰甲胺磷、乐果、敌百虫、毒死蜱5种常用有机磷农药的定量分析。5种农药在1~200 μg/L内的线性关系良好(r>0.998),平均回收率为77%~104%,检出限为1.0~5.0 μg/kg。     

Determination of Fluoride,Cyanide, and Thiocyanate Using Horseradish Peroxidase Immobilized on Modified Silica Gel

Abstract

Silica gels modified with different functional groups (amino, epoxy, cycloepoxy, isocyanate, and thiocyanate) were used for the covalent immobilization of horseradish peroxidase (HRP). The catalytic activity and stability of the obtained enzyme preparations were studied using the reaction of o‐dianisidine oxidation with hydrogen peroxide as an indicator. The covalent immobilization of horseradish peroxidase using silica gel modified with thiocyanate groups provided not only the improvement of the enzyme stability, but also the development of the sensitive, rapid, and simple procedures for the determination of fluoride, cyanide, and thiocyanate. Enzymatic determination of inorganic anions is based on their inhibitory effect on the enzyme as the ligands capable to form stable complexes with Fe(III)‐HRP cofactor. The proposed procedures were applied for the determination of F^? in mineral and drinking waters; CN^? and SCN^?—in biological fluids (blood and saliva).     

Preparation of interpenetrating polymer network composed of poly(ethylene glycol) and poly(acrylamide) hydrogels as a support of enzyme immobilization

Poly(ethylene glycol)(PEG)‐based interpenetrating polymeric network (IPN) hydrogels were prepared for the application of enzyme immobilization. Poly(acrylamide)(PAAm) was chosen as the other network of IPN hydrogel and different concentration of PAAm networks were incorporated inside the PEG hydrogel to improve the mechanical strength and provide functional groups that covalently bind the enzyme. Formation of IPN hydrogels was confirmed by observing the weight per cent gain of hydrogel after incorporation of PAAm network and by attenuated total reflectance/Fourier transform infrared (ATR/FTIR) analysis. Synthesis of IPN hydrogels with higher PAAm content produced more crosslinked hydrogels with lower water content (WC), smaller M_c and mesh size, which resulted in enhanced mechanical properties compared to the PEG hydrogel. The IPN hydrogels exhibited tensile strength between 0.2 and 1.2 MPa while retaining high levels of hydration (70–81% water). For enzyme immobilization, glucose oxidase (GOX) was immobilized to PEG and IPN hydrogel beads. Enzyme activity studies revealed that although all the hydrogels initially had similar enzymatic activity, enzyme‐immobilizing PEG hydrogels lost most of the enzymatic activity within 2 days due to enzyme leaching while IPN hydrogels maintained a maximum 80% of the initial enzymatic activity over a week due to the covalent linkage between the enzyme and amine groups of PAAm. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

铈基介孔金属有机骨架固定化酶的构建及催化性能

金属有机骨架(MOF)材料由于其孔隙率高、比表面积大以及具有发达的内联通孔道结构等优点,可以作为优良的生物分子固定化载体。通过表面活性自组装策略制备了铈基介孔MOF(Ce-MOF-F),表征结果表明,该材料有大的比表面积和呈辐射状的介孔孔道结构。以其为载体、南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)为模型酶,通过物理吸附法制备了生物催化剂CALB@Ce-MOF-F,对该固定化酶的酶载量和催化性能进行了研究。在优化条件下,CALB的负载量为162.0mg/g载体,水解活性为899.1U/g蛋白。与游离CALB相比,CALB@Ce-MOF-F表现出对高温、酸碱和有机溶剂等有更强的耐受性;将Ce-MOF-F用于多种酶的固定化,研究其作为载体的普适性,结果表明,介孔Ce-MOF-F对洋葱伯克氏菌脂肪酶(BCL)和漆酶有良好的固定效果,可以作为良好载体,并能对酶起到较好的保护作用。