基于银离子调控荧光开关的农药传感器的设计与研究
发布时间：2021-06-15 16:35
农业是支撑国民经济建设与发展的基础产业,农药对于控制、预防农业生物病虫害和保护作物产量发挥着重要作用,可最大限度地减少农业生产损失。尽管大多数农药显示低的环境持久性,但农药残留对益虫、鱼、蜂、鸟的直接或间接毒害会破坏生态平衡,严重威胁人类健康。因而农药残留分析是食品/环境安全风险评估和农药中毒预警的重要技术支撑,尽管检测方法很多,但大多受限于精密的仪器设备和实验室内的精细操作,所以目前发展快速即时现场检测农药残留的方法意义重大。本文从农药荧光传感器的需求出发,利用荧光纳米材料的优势,构建了两种基于银离子调控荧光开关的新型便携式农药检测传感平台。主要研究内容如下:首先,利用金纳米簇的聚集诱导发射增强效应设计了检测福美双的荧光传感器。银离子通过静电作用使金纳米簇团聚,触发了金纳米簇聚集诱导发射增强效应,有效地提高体系的荧光发射强度。加入福美双后,由于银离子与福美双的强配位作用,荧光增强效应减弱。通过监测信号变化,对福美双残留进行定量分析,检测限为0.05μg mL-1。应用自制的由测试条和智能手机组成的电子眼系统,可以在10分钟内捕捉到的荧光信号变化,通过ImageJ...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Zhang等人的工作原理流程图[12]
第一章绪论4荧光免疫法的基本原理是：将罗丹明这样的荧光素或其他荧光小分子基团标记在抗原或者抗体上，产生相应的荧光强度信号变化，实现农药残留的检测[13-14]。但实际上荧光免疫法的底板荧光存在着一定的背景干扰，而且该类方法易受环境干扰，其稳定性尚有提升空间。化学发光免疫法的基本原理是：在抗原或抗体上进行化学反应物（如酶等）的标记，通常在抗原或抗体反应完成后，引入被标记的化学反应物的反应物质和发光分子物质，从而建立了目标检测物与发光信号之间的响应关系，实现定量分析。如图1.2所示，Shu等人[15]制备了一种能同时识别甲基对硫磷和吡虫啉的双特异性单克隆抗体，建立了一种基于时间分辨化学发光策略的多重免疫层析检测试纸条用于农药残留的定量检测。以辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（ALP）为该方法的信号放大元件，分别标记甲基对硫磷和吡虫啉的半抗原。标记的半抗原与两种农药竞争并且与固定在试纸条上的双特异性单克隆抗体结合后，用共反应剂同时引发酶催化的两个化学发光反应。分别在2.5s和300s采集了甲基对硫磷和吡虫啉的化学发光检测信号，其线性范围均为0.1-250ngmL-1，检测限为0.058ngmL-1。整个检测过程可在22分钟内完成，加标到中药样品的检测结果显示了其应用潜力。该方法为利用单一抗体进行农药残留的多重筛选提供了一种低成本、简便快速的方法探究。图1.2Shu等人的工作原理流程图[15]
第一章绪论5虽然这些农药残留检测方法各有优势，但也存在一定的限制，近年来，科研人员对于纳米材料展开了深入的研究探索，并且将其应用于探究简便灵敏的现场即时农药残留检测技术。1.3基于新型纳米材料的农药传感由于新兴的纳米材料有着更为简单的组装过程和操作程序，其构建的纳米传感器也有着更高的特异识别能力，可以满足农药残留的现场即时检测分析。目前为止，基于电化学和光学传感器用于探究农药残留分析的已有了大量的研究工作，因而接下来通过电化学和光学两个发面进行研究进展阐述。1.3.1电化学农药传感器电化学法的基本原理是：将功能材料修饰在电极表面作为识别探针，目标待测物的一些性质或者反应会引起电极产生电学信号变化，例如电压、电流或电阻的变化，通过电学信号变化与目标待测物的浓度建立的响应规律，实现农药检测。通过上述原理，电化学传感凭借其高灵敏度，快速检测等优势，在农药残留检测方面产生了很多的探索研究并且有了一定的应用前景[16-19]。以下主要通过有酶和无酶的电化学农药传感器进行研究进展阐述。图1.3Song等人的工作原理流程图[25]
本文编号：3231405
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Zhang等人的工作原理流程图[12]
第一章绪论4荧光免疫法的基本原理是：将罗丹明这样的荧光素或其他荧光小分子基团标记在抗原或者抗体上，产生相应的荧光强度信号变化，实现农药残留的检测[13-14]。但实际上荧光免疫法的底板荧光存在着一定的背景干扰，而且该类方法易受环境干扰，其稳定性尚有提升空间。化学发光免疫法的基本原理是：在抗原或抗体上进行化学反应物（如酶等）的标记，通常在抗原或抗体反应完成后，引入被标记的化学反应物的反应物质和发光分子物质，从而建立了目标检测物与发光信号之间的响应关系，实现定量分析。如图1.2所示，Shu等人[15]制备了一种能同时识别甲基对硫磷和吡虫啉的双特异性单克隆抗体，建立了一种基于时间分辨化学发光策略的多重免疫层析检测试纸条用于农药残留的定量检测。以辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（ALP）为该方法的信号放大元件，分别标记甲基对硫磷和吡虫啉的半抗原。标记的半抗原与两种农药竞争并且与固定在试纸条上的双特异性单克隆抗体结合后，用共反应剂同时引发酶催化的两个化学发光反应。分别在2.5s和300s采集了甲基对硫磷和吡虫啉的化学发光检测信号，其线性范围均为0.1-250ngmL-1，检测限为0.058ngmL-1。整个检测过程可在22分钟内完成，加标到中药样品的检测结果显示了其应用潜力。该方法为利用单一抗体进行农药残留的多重筛选提供了一种低成本、简便快速的方法探究。图1.2Shu等人的工作原理流程图[15]
第一章绪论5虽然这些农药残留检测方法各有优势，但也存在一定的限制，近年来，科研人员对于纳米材料展开了深入的研究探索，并且将其应用于探究简便灵敏的现场即时农药残留检测技术。1.3基于新型纳米材料的农药传感由于新兴的纳米材料有着更为简单的组装过程和操作程序，其构建的纳米传感器也有着更高的特异识别能力，可以满足农药残留的现场即时检测分析。目前为止，基于电化学和光学传感器用于探究农药残留分析的已有了大量的研究工作，因而接下来通过电化学和光学两个发面进行研究进展阐述。1.3.1电化学农药传感器电化学法的基本原理是：将功能材料修饰在电极表面作为识别探针，目标待测物的一些性质或者反应会引起电极产生电学信号变化，例如电压、电流或电阻的变化，通过电学信号变化与目标待测物的浓度建立的响应规律，实现农药检测。通过上述原理，电化学传感凭借其高灵敏度，快速检测等优势，在农药残留检测方面产生了很多的探索研究并且有了一定的应用前景[16-19]。以下主要通过有酶和无酶的电化学农药传感器进行研究进展阐述。图1.3Song等人的工作原理流程图[25]
本文编号：3231405
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