基于量子点标记的毛细管电泳—激光诱导荧光法对有机磷农药检测的研究

发布时间：2017-07-05 12:06

  本文关键词：基于量子点标记的毛细管电泳—激光诱导荧光法对有机磷农药检测的研究

  更多相关文章： 有机磷农药 量子点 毛细管电泳激光诱导荧光 核酸适配体 比例型检测 多肽探针 配位作用

【摘要】：农药在我国农业生产中起着非常重要的作用,但是随着农药使用量的增大,它们在为农业生产和经济发展带来利益的同时,也引起了环境污染等问题,严重威胁着人类的健康。目前使用量最大的是有机磷农药,也是已知毒性最大的物质之一,通常被用作除草剂和杀虫剂。据报道,每年全球约五十万吨有机磷农药被释放到环境、食物和水体中,对人类健康、生态系统和国土安全构成极大的危害。接触、呼吸等是它们进入到人体中的主要方式,继而循环到全身各组织器官。有机磷农药的毒性与它们在中央和周边神经系统对乙酰胆碱酶活性不可逆的抑制有关,因此会导致体内积累大量神经递质乙酰胆碱,从而导致器官衰竭和动物体的死亡。目前对有机磷农药定量检测的方法主要有气相色谱法(GC)、荧光法、高效液相色谱法(HPLC)等,但是上述方法通常需要昂贵仪器或者消耗大量试剂。因此鉴于农药残留检测技术的需要,建立快速低廉、经济环保、灵敏可靠的农药残留分析方法具有重要意义。作为一种强有力的分离分析技术,毛细管电泳由于其具有操作简单快速、消耗量少、环境友好、灵敏度高等优点,能够达到农药检测越来越严格的分析要求,成为目前农残检测重要的分析技术之一。与激光诱导荧光检测方法联用,毛细管电泳在环境分析检测领域中展现出巨大的潜力。量子点是一种新型荧光纳米材料,与传统有机荧光材料相比,量子点的光学性能更好,因为具有较宽的吸收光谱和窄且对称的发射光谱。此外,量子点不易发生光漂白,并且通过改变量子点的粒径大小可以使其发出不同颜色的光,从而根据需要标记不同的分子,在环境、化学等领域应用前景广阔,研究量子点在毛细管电泳分析检测中的应用具有重要意义。本文基于合成及应用高性能的荧光量子点,结合毛细管电泳与激光诱导荧光结合检测技术,研究并建立了多种快速、灵敏、有效用于有机磷农药残留检测方法。为研究荧光量子点代替其他有机荧光染料用于荧光分析法及拓展毛细管电泳检测分析的可行性提供了有效的理论和实际应用依据。论文共分以下四个部分：1绪论(第一章)本章首先对有机磷农药的残留现状、危害以及主要的检测方法进行了综述。其次阐述了毛细管电泳的基本原理、主要分离模式、联用技术以及应用领域,联用技术；最后概述了荧光量子点的主要光学性质、合成方法以及在环境分析中的应用。2基于量子点-核酸适配体的比例型毛细管电泳激光诱导荧光检测方法对有机磷农药检测研究(第二章)基于高灵敏度和稳定性的CdTe/CdS核壳结构量子点(QDs)以及特异性核酸适配体,本章建立了一种比例型毛细管电泳激光诱导荧光(CE-LIF)检测有机磷农药的方法。首先,表面带羧基的QDs和末端含氨基的核苷酸(AMO)发生酰胺反应,该AMO可以与核酸适配体形成部分碱基配对,然后QDs标记的AMO(QD-AMO)与核酸适配体结合形成QD-AMO-aptamer二聚体。当加入有机磷农药后,农药会与核酸适配体发生特异性结合,使QD-AMO-aptamer裂解并释放出QD-AMO.因此在CE-LIF检测过程中QD-AMO和QD-AMO-aptamer的相对荧光强度比会发生变化。该方法应用于甲拌磷、丙溴磷、水胺硫磷和氧化乐果的检测,检出限分别为0.20、0.10、0.17和0.23μM。这是首次在毛细管电泳中使用荧光量子点作为荧光标记物检测有机磷农药,为激光诱导荧光检测提供了新的思路,同时也拓展了量子点的使用范围。该方法也可作为普适方法应用于其他与核酸适配体有特异性作用的物质。3基于荧光量子点表面配位作用的毛细管电泳激光诱导荧光方法对有机磷农药的快速检测研究(第三章)基于水溶性CdTe量子点与有机磷农药间的配位作用,本章提出了一种采用毛细管电泳激光诱导荧光法有效、快速以及简便检测有机磷农药的方法。首先,有机磷农药会在碱性NaOH中会发生水解,水解成两部分。其中一种水解产物会与QDs表面的Cd离子发生较强的配位作用而修饰在QDs表面,不同有机磷农药和量子点形成不同的化合物,既能产生荧光同时也能通过毛细管电泳法得到分离。该方法对三种农药进行了分离和检测,包括水胺硫磷、对硫磷和苯硫磷。在最优条件下(缓冲液：pH=8.7,25% v/v乙腈,30 mM SDS,40 mM硼砂溶液),检出限和线性范围分别为2.0、1.7、1.0 nM和6.0-30.0、5.0-30.0、3.0-30.0 nM；加标回收率分别为99.4-106.2%、91.2-102.3%和91.5-104.5%。此外,该方法成功应用于实际水果和蔬菜样品中三种有机磷农药的检测,满足复杂体系中对农药残留的简单、快速以及选择性检测。这种新颖快速的方法不仅可以用于农产品中有机磷农药的检测,同时还有望用于有机和生物等分子的检测,同时为有机磷农药检测方法的开发提供了一种新思路,拓展了高性能量子点在毛细管电泳方法中的使用。4基于量子点-多肽探针的比例型毛细管电泳激光诱导荧光法对有机磷农药检测的研究(第四章)基于高灵敏度和稳定性的CdSe/ZnS核壳结构的量子点(QDs)与多肽分子(peptide)结合形成特异性探针,本章建立了一种比例型毛细管电泳激光诱导荧光(CE-LIF)检测有机磷农药敌敌畏的方法。首先,多肽末端的连续六个组氨酸与QDs表面的Zn离子形成较强的配位作用,自组装形成量子点-多肽结合物,当加入有机磷农药后,农药会与多肽发生共价亲和作用,形成QD-peptide-ddvp加合物。因此在CE-LIF检测过程中不同浓度的敌敌畏农药会使QD-peptide-ddvp和QD-peptide的相对荧光强度比会发生变化。将该方法应用于敌敌畏的检测,检出限为13.0 nM。这是首次在毛细管电泳中使用量子点-多肽结合探针检测小分子农药,为有机磷农药的检测方法的开发提供了一种新的途径,并且可以使多肽成为一种高选择性的生物分子应用于其他领域的检测。
【关键词】：有机磷农药 量子点 毛细管电泳激光诱导荧光 核酸适配体 比例型检测 多肽探针 配位作用
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X839.2
【目录】：

• 中文摘要6-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-36
• 1. 有机磷农药的概述15-19
• 1.1 有机磷农药的简介15
• 1.2 有机磷农药残留现状15-16
• 1.3 有机磷农药的危害16
• 1.4 有机磷农药检测技术概况16-19
• 2. 毛细管电泳法概述19-24
• 2.1 毛细管电泳法的发展历史19
• 2.2 毛细管电泳法的基本原理19-20
• 2.3 毛细管电泳法的分离模式20-21
• 2.4 毛细管电泳法的检测技术21-22
• 2.5 毛细管电泳法的应用22-24
• 3. 量子点研究概况24-31
• 3.1 量子点的光学性质25-26
• 3.2 量子点的制备方法26-28
• 3.3 量子点的表面修饰以及生物偶联28-29
• 3.4 量子点在环境分析中的应用29-31
• 4. 本文的研究目的和意义31-32
• 参考文献32-36
• 第二章 基于量子点-核酸适配体结合物的比例型毛细管电泳激光诱导荧光检测方法对有机磷农药检测研究36-51
• 1 引言36-38
• 2 实验部分38-40
• 2.1 试剂和材料38
• 2.2 仪器38
• 2.3 量子点的合成38-39
• 2.4 QDs-AMO/aptamer conjugates的合成39
• 2.5 适应性反应和样品处理39-40
• 2.6 毛细管电泳方法40
• 3 结果与讨论40-48
• 3.1 QD-AMO和QD-AMO-aptamer结合物的表征41-42
• 3.2 金属离子的作用42-45
• 3.3 方法线性和检出限45-46
• 3.4 水果样品测定46-48
• 4 结论48-49
• 参考文献49-51
• 第三章 基于荧光量子点表面配位作用的毛细管电泳激光诱导荧光方法对有机磷农药的快速检测研究51-65
• 1 引言51-53
• 2 实验部分53-55
• 2.1 试剂和材料53
• 2.2 仪器53
• 2.3 量子点的合成53-54
• 2.4 QDs-OPs的合成和样品处理54
• 2.5 Cd复合物的合成54
• 2.6 毛细管电泳方法54-55
• 3 结果与讨论55-62
• 3.1 运行缓冲液pH和浓度的优化56-58
• 3.2 运行缓冲液中乙腈浓度的优化58-59
• 3.3 运行缓冲液SDS浓度的优化59-60
• 3.4 方法线性和检出限60-61
• 3.5 实际样品测定61-62
• 4 结论62-63
• 参考文献63-65
• 第四章 基于量子点-多肽探针的比例型毛细管电泳激光诱导荧光法对有机磷农药检测的研究65-78
• 1 引言65-66
• 2 实验部分66-68
• 2.1 试剂和材料66-67
• 2.2 仪器67
• 2.3 QD-peptide自组装67
• 2.4 样品处理67-68
• 2.5 毛细管电泳方法68
• 3 结果与讨论68-75
• 3.1 QD-peptide比例的优化69-70
• 3.2 反应时间的优化70
• 3.3 运行缓冲液pH和浓度的优化70-71
• 3.4 QD-peptide浓度的优化71-72
• 3.5 方法线性和检出限72-74
• 3.6 实际样品的测定74-75
• 4 结论75-76
• 参考文献76-78
• 附录：硕士在读期间科研成果78-79
• 致谢79

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