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[成果]
1700310204
河北
TP2
应用技术
通用仪器仪表制造
公布年份:2016
成果简介:所属科学技术领域:基础研究领域。 主要内容及技术经济指标:中国农药用量大、残留多,给环境和人类健康带来了巨大的威胁,寻找和建立对农药残留进行快速、在线和高灵敏检测的新方法极为重要。该项目通过一步电沉积法,将石墨烯(RGO)、纳米金(AuNPs)、β-环糊精(β-CD)共沉积于电极表面,并与普鲁士蓝-壳聚糖(PB-CS)膜相结合,高效固定乙酰胆碱酯酶(AChE),构建灵敏度高、稳定性好、电化学响应快的农药生物传感器。通过电化学手段,系统研究了材料成分、固定方法对酶活性的影响规律。研究发现:通过电化学还原方法在电极表面引入RGO-AuNPs-β-CD纳米复合材料,避免了化学合成法对环境造成污染。纳米材料之间的协同作用,显著改善了分析物与电极表面的电子转移,与同类其它传感器相比,灵敏度提高了3倍。电沉积在RGO-AuNPs-β-CD上的PB-CS膜,使传感器的工作电位从0.65V降低至0.2V,提高了传感器的选择性。实验结果证实,本传感器对主要生物活性干扰物,如葡萄糖、柠檬酸、草酸等具有很好的抗干扰能力,检测限仅为同类其它传感器的1%。采用石墨烯纳米复合材料固定酶,并在电极最外层修饰上壳聚糖膜,不仅有效阻止了电活性干扰物的渗入,还能防止酶渗漏,创建了酶适宜的微环境。该研究获得的米氏常数(0.106 mM),比同类其他传感器小,表明该修饰膜固定的AChE对底物亲和力大、催化活性高。利用酶生物传感器专一性强、灵敏度高的特点,建立起用于痕量农残快速检测的新方法。该研究通过调整电极修饰材料成分,解决了传感器制备过程中酶的固定效率低、易流失、易失活等问题,提高了有机磷农药传感器的灵敏度,为同类其他生物传感器的构建提供理论依据。 应用推广情况:该项目立足国际前沿,既具有一定的理论价值,又具有广阔的应用前景。研究所获成果共发表论文7篇。其中,SCI论文5篇,2篇发表在本专业1区顶级刊物Biosensors & Bioelectronics上,影响因子为6.409。收录索引报告证明,发表在Biosensors & Bioelectronics上的2篇论文被引用11次。在该研究基础上,该课题组申请到与此相关的省自然科学基金1项(项目编号:B2016206150);河北大学及河北科技大学应用该成果,将石墨烯纳米复合界面用于超氧阴离子自由基等生物传感器的构建;罗马尼亚学者S. F. Peteu课题组,在2014年11月到河北科技大学及河北医科大学进行学术交流期间,对该项目研究成果给予高度评价。五位专家教授对该项目的评价认为,研究成果总体达到国际先进水平。