基于β-CD@DNA-CuNCs、Ce-GONRs纳米模拟酶的农药检测新方法研究

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纳米模拟酶具有优异的催化活性,因成本低、易制备、稳定性好等优点成为新一代生物酶替代品。纳米模拟酶的类过氧化物酶和类氧化物酶特性在各领域的应用最为广泛。在食品中农药残留的快速检测方面,纳米模拟酶也获得了许多研究者的关注,但是目前基于纳米模拟酶的农药检测方法通常需要生物酶的介入,存在易受环境影响、农药检测种类受限等不足。针对以上问题,本论文基于农药分子对纳米模拟酶的直接抑制作用,开展了以下三方面的研究:1、基于β-CD@DNA-CuNCs模拟酶建立了一种草甘膦的比色检测方法。β-CD@DNA-CuNCs模拟酶具有优异的类过氧化物酶活性,可以催化H2O2-3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)体系,其氧化产物ox TMB呈蓝色且在652 nm处有强的紫外吸收峰。当草甘膦存在时,会破坏β-CD@DNA-CuNCs表面的氧化还原二重体(Cu2+/Cu+)之间的协同效应,导致其类过氧化物酶活性受到抑制。通过监测652 nm处的吸光值和溶液颜色的深浅变化,建立了高灵敏性的草甘膦比色检测方法。线性范围为0.02-2μg/m L,检测限为0.85 ng/m L(3δ/s)。此外,肉眼可识别0.2μg/m L的草甘膦。将该方法应用于湖水、豌豆、燕麦米、苹果、小白菜、土豆、茶叶中草甘膦的加标测定,其加标回收率为80.3%-100.7%。该方法具有简便、经济、高特异性、高灵敏性等优点,在食品中草甘膦残留的检测方面具有较高的应用潜力。2、基于Ce-GONRs模拟酶建立了一种甲萘威和丁醚脲的比色检测方法。Ce-GONRs模拟酶具有优异的双酶催化活性(类过氧化物酶、类氧化酶),可以协同催化H2O2-TMB体系,其氧化产物ox TMB呈蓝色且在652 nm处有强的紫外吸收峰。当甲萘威或者丁醚脲存在时,其双重类酶活性均会受到抑制,其机理一方面是苯环和Ce-GONRs的π-π堆积作用,另一方面是极性基团和Ce-GONRs的弱键结合作用。基于甲萘威和丁醚脲对纳米模拟酶活性的特异性抑制作用,通过监测652 nm处的吸光值和溶液颜色的深浅变化,建立了高灵敏性的甲萘威和丁醚脲的比色检测方法。线性范围分别为2-800 ng/m L和10-1500 ng/m L,检测限分别为0.23 ng/m L和0.57 ng/m L(3δ/s)。将该方法应用于苹果和湖水样品中甲萘威和丁醚脲的加标测定。苹果样品中甲萘威和丁醚脲的加标回收率分别为97.0%-98.4%和98.8%-102.4%。湖水样品中甲萘威和丁醚脲的加标回收率分别为98.3%-99.1%、97.2%-99.4%。该方法具有简便、经济、高灵敏性等优点,在食品中甲萘威和丁醚脲残留的检测方面具有较高的应用潜力。3、基于Ce-GONRs、Ce-BGONRs、Ce-NGONRs模拟酶的多维界面作用,构筑了区分六种农药的比色传感器阵列。通过B、N元素掺杂合成了Ce-BGONRs、Ce-NGONRs。Ce-GONRs、Ce-BGONRs、Ce-NGONRs模拟酶均具有较高的双酶催化活性(类过氧化物酶、类氧化酶),并作为阵列的元件。该比色传感器阵列识别和区分农药的机理如下:一是农药可以通过π-π堆积作用吸附在纳米模拟酶上,二是极性基团与纳米模拟酶的弱键相互作用,其双重类酶活性受到抑制。本章的6种农药分子对三种阵列元件的响应不同,生成响应数据阵列,通过线性判别分析,实现了对这6种农药(即甲萘威、氯氟吡氧乙酸异辛酯、甲基硫菌灵、福美双、丁醚脲和氟磺胺草醚)的检测和区分。该比色传感器阵列能够在0.1-50μmol/L浓度范围内区分6种农药、同种农药的浓度定量、以及不同比例的两种农药的混合物。此外,该比色传感器阵列能够对湖水和苹果样品中的6种农药进行鉴别。上述结果显示出纳米模拟酶在高灵敏、同时区分检测多种农药方面具有出色的潜力。
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