用金-鈀納米粒子修飾電化學(xué)生物傳感器測定有機(jī)磷農(nóng)藥的研究_百

1、用金-鈀納米粒子修飾電化學(xué)生物傳感器測定有機(jī)磷農(nóng)藥的研究葛超楠,薛瑞,康天放*,魯理平北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院,北京市朝陽區(qū)平樂園100號(hào),100124*聯(lián)系人:136*,010-*,kangtf有機(jī)磷農(nóng)藥(OPs 是我國目前應(yīng)用量最大的農(nóng)藥。OPs 大部分屬于劇毒品,它們雖然藥效高、在環(huán)境中降解速度快、殘留期短,但是由于毒性強(qiáng),近年來,OPs 對(duì)地下水、地表水等水資源和土壤的污染,對(duì)非靶向生物體的毒性,在飲用水及食物中的殘留以及對(duì)人體健康的威脅等問題已成為全球普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。乙酰膽堿酯酶(AChE 能催化乙酰硫代膽堿(ATCh 的水解反應(yīng),使其生成硫代膽堿和乙酸,其中,硫代膽堿具有電化

2、學(xué)活性,其硫醇基可被電化學(xué)氧化成二硫代雙膽堿,該反應(yīng)方程式如下: AChE 的絲氨酸殘基活性位點(diǎn)受到OPs 作用后可生成絲氨酸-磷酸酯加合物,使其活性受到抑制。近年來的研究表明,基于納米材料修飾的電化學(xué)傳感器具有測定方法簡便、快速、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)1-3,本文利用循環(huán)伏安法在玻碳電極表面電沉積金-鈀雙金屬納米粒子,然后通過用戊二醛交聯(lián)牛血清白蛋白在該修飾電極表面固定AChE ,制成用于檢測OPs 的電化學(xué)生物傳感器AChE-Au-Pd/GCE ,研究了溶液pH 值、酶和雙金屬納米粒子在電極表面的負(fù)載量、生物傳感器在OP 溶液中的溫育時(shí)間等因素對(duì)響應(yīng)電流的影響,優(yōu)化了生物傳感器的制備條件和實(shí)驗(yàn)測試條件

3、。 分別用雙金屬納米粒子修飾的生物傳感器(AChE-Au-Pd/GCE 以及用相同方法制備的只有金納米粒子(AChE-Au/GCE 和只有鈀納米粒子(AChE-Pd/GCE 的生物傳感器在0.1mol/L 磷酸鹽緩沖溶液(pH 7.0中以100mV/s 的電位掃描速率在0.0V 1.2V(vs.SCE 用循環(huán)伏安法研究了ATCh (0.05mmol/L的電化學(xué)行為,與硫代膽堿在單金屬納米粒子修飾的生物傳感器(AChE-Au/GCE 或AChE-Pd/GCE 上的伏安響應(yīng)相比,硫代膽堿在雙金屬納米粒子修飾的生物傳感器AChEAu-Pd/GCE 上的氧化峰電位明顯負(fù)移,氧化峰電流則明顯增大,該結(jié)果

4、表明,Au-Pd 雙金屬納米粒子修飾電極對(duì)硫代膽堿的電氧化具有很好的電催化活性。ATCh 在AChEAu-Pd/GCE 上的氧化峰電流與其濃度在1.0 × 10-9 1.0 × 10-7 mol/L (=0.9982呈線性關(guān)系。按以下公式計(jì)算農(nóng)藥對(duì)AChE 的百分抑制率(I %:%100(%010×=I I I I 其中,I 0是ATCh 在生物傳感器上的氧化峰電流,I 1是ATCh 在受到農(nóng)藥抑AChE (CH 33N +-CH 2-CH 2-S-COCH 3 + H 2O (CH 33N +-CH 2-CH 2-SH + CH 3COOH (1制之后的AChE

5、生物傳感器上的氧化峰電流。用所制備的AChEAu-Pd/GCE測定OPs的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,百分抑制率與對(duì)硫磷或氧樂果濃度的對(duì)數(shù)值在4.0×10-9 1.0×10-6 mol/L呈線性關(guān)系,檢測限分別為2.6×10-9 mol/L 和 1.4×10-9 mol/L,當(dāng)電極上的AChE受到較強(qiáng)的抑制之后,用2-吡啶醛肟甲基氯化物(2-PAM溶液浸泡酶電極15min,可使AChE的活性恢復(fù)到其原有活性的90%,該酶電極可以重復(fù)使用至少15次。致謝:感謝北京市自然科學(xué)基金(No. 8102009的資助。參考文獻(xiàn)1 T.-F. Kang*, F. Wang, L.-

6、P. Lu, et al., Sensors and Actuators B: Chemical, 2010,145(1: 104109.2 T.-S. Liu, T.-F. Kang*, L.-P. Lu, et al., Journal of Electroanalytical Chemistry,2009, 632(1-2: 197200.3 Z.-L. Zhou, T.-F. Kang*, Microchimica Acta, 2009, 164(1-2: 133138. Determination of organophosphorus pesticides using biosen

7、sors based on Au-Pd nanoparticles modified electrodesChao-Nan Ge, Rui Xue, Tian-Fang Kang*, Li-Ping Lu(College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, Tian-Fang Kang* 136*, 010-*, kangtf A novel, highly sensitive electrochemical biosensor for the de

8、tection of organophosphorus pesticides based on immobilizing acetylcholinasterase (AChE on gold-palladium bimetallic nanoparticles modified glassy carbon electrode has been developed. Acetylcholinesterase was fixed by cross-linking method with glutaraldehyde and albumin bovine serum (ABS. The influe

9、nces of pH, enzyme loading, the amount of bimetallic nanoparticles and inhibition time on the response of the fabricated biosensor were investigated. Under optimum conditions, the biosensor exhibited a linear response to ATCh in the concentration range of 1.0 × 10-9 to 1.0 × 10-7 mol/L (=0.9982. And the inhibition percentages versus the logarithm of parathion or dimethoate concentration were both linear over the range of 4.0 × 10-9 to 1.0 × 10-6 mol/L. The detection limits were found to be 2.6 × 10-9 mol/L and 1.4 × 10 -9 mol/L for parathion and dimetho