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农药是增加产品产量、提高产品质量的重要农业生产资料,但具有危害作用的农药残留会通过生物富集等途径在人体内形成累积,严重威胁人民身体健康。因此,开发简便、有效、低成本的农药残留检测方法和技术对保障老百姓餐桌上的安全和生命健康具有重要意义。基于纳米酶催化的分析传感技术具有成本低、稳定性高、输出信号便于分析等优点,在分析检测领域备受关注。本文通过对具有类酶催化活性的纳米材料进行合理设计,构建了多种基于纳米酶催化的光学检测方法,实现了对多种农药残留的高性能分析,并将其应用于蔬果中典型农残的快速检测。主要内容包括:(1)基于农残对乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性的抑制,我们首先设计了一种能自发荧光的多功能类过氧化物酶NH2-MIL-101(Fe),并将其与ACh E的催化水解过程相结合,构建了一种比率型荧光检测方法,实现了对西维因的高性能检测。设计的NH2-MIL-101(Fe)在428 nm处呈现一个荧光信号,且能将无色的邻苯二胺(OPD)催化氧化成黄色的2,3-二氨基吩嗪(DAP)产物,后者在556 nm处呈现另一个荧光信号;该产物会与NH2-MIL-101(Fe)发生内滤效应,导致NH2-MIL-101(Fe)在428 nm处的荧光信号变弱;当在反应体系中引入ACh E和氯化乙酰硫代胆碱(ATCh C),生成的水解产物硫代胆碱(TCh)具有一定的还原性,能抑制OPD的催化氧化,导致DAP的荧光信号被抑制,而NH2-MIL-101(Fe)的荧光信号得以恢复;添加西维因后,由于ACh E活性被抑制,以上荧光信号变化全部被阻断,借此实现对西维因的比率型荧光检测。(2)在前一章工作中,传统的单模式传感策略易受外在因素干扰,可能导致误检。相比单模式检测,多模式传感策略可提供相互验证的检测信号,能有效提高检测的准确性。为此,我们开发了一种兼具类酶活性和发光特性的铈基配位聚合物CPNs(Ⅳ),进而构建了一种荧光-比色双模式检测方法,实现了对农药残留的高准确性检测。构建的CPNs(Ⅳ)能催化无色3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化为对应的产物TMBox,并提供肉眼可见的颜色信号;酸性磷酸酶(ACP)能够水解抗坏血酸磷酸酯镁(AAP),生成的抗坏血酸(AA)可以将CPNs(Ⅳ)部分还原为CPNs(III),后者呈现出明显的荧光信号,但失去了触发TMB催化显色的能力;当有农残存在时,ACP的活性受到抑制,AAP被水解为AA的过程受阻,导致TMB催化显色反应恢复,CPNs(III)的荧光信号减弱。基于此策略,实现了对马拉硫磷的荧光-比色双模式检测,检测范围分别为0.062-15.46μg/m L和0.06-3μg/m L,检测限低至0.046μg/m L和0.032μg/m L,并实现了对实际样品中马拉硫磷的双模式检测。(3)在上一章中,需额外添加的ACP会对CPNs(Ⅳ)材料的稳定性产生潜在影响。为避免上述不利影响,我们进一步设计了一种兼具酶负载、可切换刺激响应发光和类氧化酶活性的多功能Ce,Tb配位聚合物ACP@Ce/Tb-IPA,利用其开发了一种比率型荧光-比色双模式检测方法,实现了对有机磷农残对氧磷的可靠性检测。设计的ACP@Ce/Tb-IPA能催化氧化TMB的显色反应,Ce3+和Tb3+使ACP@Ce/Tb-IPA分别在358 nm和496 nm处呈现一强一弱的荧光信号;当添加AAP时,Ce/Tb-IPA上负载的ACP可将AAP水解生成AA,AA再将Ce4+还原为Ce3+,使得Ce3+的荧光信号明显增强,Tb3+的荧光信号相对减弱;同时,由于Ce4+/Ce3+比值的降低,ACP@Ce/Tb-IPA的类氧化酶活性下降,导致TMB的催化显色反应受到抑制;当有农药残留存在时,ACP的活性被不可逆抑制,以上信号变化全部被阻断。以对氧磷为模型,利用所开发的方法和技术实现了对蔬菜中农药残留的比率型荧光-比色双模式测定。(4)在前三章工作中,我们构建的检测方法均依赖农药残留对生物酶的不可逆抑制,生物酶的使用导致检测成本较高,稳定性欠佳。为进一步降低检测成本和改善农残检测性能,我们开发了一种具有高催化活性的类氧化酶材料Ag3PO4/Ui O-66,利用有机磷农残对其催化活性的特异性调控,构建了一种无需使用生物酶的农残检测方法,实现了对马拉硫磷的可视化检测。Ag3PO4/Ui O-66能够触发TMB的催化显色反应;当在反应体系中加入马拉硫磷时,该农残能迅速吸附到Ag3PO4/Ui O-66材料表面,显著抑制后者的类氧化酶活性,从而阻断其催化显色反应。基于此,利用Ag3PO4/Ui O-66纳米酶构建了一种无需使用生物酶的马拉硫磷比色检测方法,并设计了一种智能手机便携检测装置,实现了对农残的现场快速分析。