用于有机磷农药检测的适配体传感器研究

发布时间：2022-02-13 20:28

　　有机磷农药是指含有磷元素的有机化合物农药,广泛地用于防治植物病、虫、草害,其残留物常见于河流、湖泊和土壤等环境中。长时间暴露于含有机磷的环境中,即使浓度低于1 n M,也可能导致人类和动物肝脏和中枢神经系统的受损,而现有的检测方法灵敏度不足以检测痕量的有机磷。提出了一种易于使用的适配体电容式传感器,可高灵敏、快速检测有机磷。使用DNA适配体在微指状电极芯片的表面进行了修饰,具有良好的特异性。采用交流动电力学来加速有机磷分子与适配体探针的结合,从样本到结果的检出时间仅为30s。通过超灵敏的界面电容的变化率来作为有机磷农药浓度的定量指标,该适配体传感器具有f M?n M的宽线性范围,对四种高毒性有机磷农药的检出限低至0.24?1.67f M。同时,通过实验验证了该传感器对多种实际农药样品具有相同的响应规律,实际农药的回收率在83.6%～97.9%。考虑到农药在实际的农业应用中都是混合使用的,又对实际农药的混合样品进行检测,验证了同样的响应规律。另外,在不同温度下面对有机磷分子随温度的升高而发生分解的问题进行了研究。最后,对传感器的长期有效性和回收利用性能进行了研究和验证,实验结果表明,本传... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

有机磷结构式Fig1.1Organicphosphorusstructuralformula

合肥工业大学专业硕士研究生论文8第2章有机磷分子检测的识别机制及检测原理2.1有机磷农药的识别本文所使用的适配体能与四种有机磷农药分子特异性结合是基于结构相容性、芳环堆积、静电和范德华相互作用、氢键等这些要求的组合[33]。通过DNAMAN软件预测本文所使用的适配体的二级结构，典型的茎和环基序如图2.1所示。图2.1适配体二级结构Fig2.1Aptamersecondarystructure水胺硫磷分子结构中含有-NH2和C=O。C=O可以作为H的受体与T，C的－NH2和-NH发生作用形成NH┄O氢键。-NH2作为H的供体与T，C碱基上的N或O形成NH┄N，NH┄O氢键。氧化乐果与适配体的结合可能由于氧化乐果中的C=O，P=O能够作为H的受体与G，A碱基上的-NH2和-NH形成NH┄O氢键，或者氧化乐果中的-NH提供H的供体与G，A碱基上的N或O形成NH┄N，NH┄O氢键。丙溴磷有可能通过P=O键与鸟嘌呤的-NH2和-NH形成NH┄O，从而与适配体结合。另外丙溴磷本身含有苯环，也很有可能是通过“假碱基对”堆积作用与适配体结合。甲拌磷与适配体的结合不是和Loop环上碱基的直接作用，是通过形状匹配和静电作用等其它作用与适配体结合。因此，环2-1，2-2，2-3和2-4可能为适配体与四种有机磷农药结合的活性位点。

第3章实验材料与方法92.2界面电容感应当微电极侵入电解质中的时候，电极阻抗可以等效为电容和电阻组成的网络[34]，如图2.2所示。Rf代表流体的电阻，Cint为固液界面的电容，其随固液界面的变化而变化。图2.2电极的等效电路图Fig2.2Electrodeequivalentcircuitdiagram当电极浸入液体电解质，电极表面将获得净电荷，为了保持电荷守恒，一层反离子的薄膜将在电极表面附近的流体中聚集，这被称之为双电层EDL[35]。EDL相当于界面电容的介质层。当分子吸附在电极表面时，界面电容介质层的厚度将会增加，因此界面电容值会变化。电极界面的变化过程如图2.3所示。图2.3有机磷结合引起的电极表面的界面变化Fig2.3InterfacechangeoftheelectrodesurfacecausedbyOPbinding由图2.3可得，在有机磷与适配体结合之前，适配体被固定在电极表面，电极表面的介质层由EDL的厚度和沉积适配体的厚度组成，所以界面电容的初始值为：

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博士论文
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本文编号：3623864