光电化学生物传感器的制备及对果蔬中毒死蜱的检测

作     者：李栋梁 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王伟华

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：光电化学生物传感器 Bi2WO6-TiO2纳米材料 葡萄糖氧化酶 毒死蜱残留 

摘      要：果蔬是我国农业的重要组成部分,检测其质量安全是保障群众生命健康的重要手段,特别是对果蔬中农药残留的快速检测。近年来光电化学生物传感器作为一种新兴分析技术,广泛应用在食品、医疗和环境快速检测中,其重要部分是光电活性材料的选择。理想的光电活性材料不仅要具备良好的光催化活性,还要有良好的生物相容性和稳定性。Ti O是一种经典的光电活性半导体材料,然而,由于Ti O宽带隙只能在紫外光(UV;λ≤387 nm)处产生峰值光吸收,而紫外光又能降低生物分子的活性,导致Ti O在光电化学生物分析中受到限制。解决这一问题的常见方法是将Ti O与禁带宽度较窄的半导体材料复合,在拓宽光吸收范围的同时增强光电流信号,从而提升光电化学生物传感器分析性能。本文制备Ti O和BiWO半导体纳米复合材料,并以抗体作识别元件,与抗原和葡萄糖氧化酶标记二抗形成夹心结构来构建光电化学生物传感器用来检测果蔬中的毒死蜱残留。主要内容如下:1、将光电活性半导体纳米材料Ti O和BiWO进行复合,并对其进行表征。再把复合成功的纳米材料修饰到ITO电极上,形成BiWO-Ti O/ITO光电极。将葡萄糖氧化酶包埋于壳聚糖溶液中,修饰到BiWO-Ti O/ITO光电极上,构建GOD/BiWO-Ti O/ITO光电极。在光照下,测试葡萄糖氧化酶在纳米复合电极上的光电化学响应。发现在光照后能够产生明显的光电流,并与一定的葡萄糖氧化酶浓度在适宜条件下呈现出较好的线性关系。2、制备了酶标抗体,将葡萄糖氧化酶和二抗共同固定在金纳米粒子中,对其进行电镜扫描和紫外扫描。在BiWO-Ti O/ITO光电极上利用壳聚糖和戊二醛固定毒死蜱单克隆抗体,通过BSA封闭,制备出BSA/Ab/BiWO-Ti O/ITO免疫探针。在完成双抗夹心免疫反应后,以此为工作电极,在光照下进行I-t测试并优化检测条件。结果显示:随着毒死蜱浓度的增加,光电流也逐渐增大并在一定范围内呈现出良好的线性关系,线性回归方程为y=4.556Lg C+5.282,相关系数为0.9985,最低检出限为0.03μg/m L(3倍信噪比)。此外传感器具有良好的特异性、重现性和稳定性,表明该传感器可应用于毒死蜱的检测。3、使用自制的传感器来检测五种果蔬中的毒死蜱残留,结果显示,回收率在84%-95.5%之间,相对标准偏差均小于4.5%,精确度良好。并与气相色谱-三重四极杆质谱联用法和酶联免疫分析法进行了对比,发现自制传感器在检出限、精确度等方面不及另外两种方法,但其具有检测范围宽、成本低、操作简便和能够满足实地检测分析等优势。