用金-钯纳米粒子修饰电化学生物传感器测定有机磷农药的研究_百

1、用金-钯纳米粒子修饰电化学生物传感器测定有机磷农药的研究葛超楠,薛瑞,康天放*,鲁理平北京工业大学环境与能源工程学院,北京市朝阳区平乐园100号,100124*联系人:136*,010-*,kangtf有机磷农药(OPs 是我国目前应用量最大的农药。OPs 大部分属于剧毒品,它们虽然药效高、在环境中降解速度快、残留期短,但是由于毒性强,近年来,OPs 对地下水、地表水等水资源和土壤的污染,对非靶向生物体的毒性,在饮用水及食物中的残留以及对人体健康的威胁等问题已成为全球普遍关注的焦点。乙酰胆碱酯酶(AChE 能催化乙酰硫代胆碱(ATCh 的水解反应,使其生成硫代胆碱和乙酸,其中,硫代胆碱具有电化

2、学活性,其硫醇基可被电化学氧化成二硫代双胆碱,该反应方程式如下: AChE 的丝氨酸残基活性位点受到OPs 作用后可生成丝氨酸-磷酸酯加合物,使其活性受到抑制。近年来的研究表明,基于纳米材料修饰的电化学传感器具有测定方法简便、快速、廉价等优点1-3,本文利用循环伏安法在玻碳电极表面电沉积金-钯双金属纳米粒子,然后通过用戊二醛交联牛血清白蛋白在该修饰电极表面固定AChE ,制成用于检测OPs 的电化学生物传感器AChE-Au-Pd/GCE ,研究了溶液pH 值、酶和双金属纳米粒子在电极表面的负载量、生物传感器在OP 溶液中的温育时间等因素对响应电流的影响,优化了生物传感器的制备条件和实验测试条件

3、。 分别用双金属纳米粒子修饰的生物传感器(AChE-Au-Pd/GCE 以及用相同方法制备的只有金纳米粒子(AChE-Au/GCE 和只有钯纳米粒子(AChE-Pd/GCE 的生物传感器在0.1mol/L 磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0中以100mV/s 的电位扫描速率在0.0V 1.2V(vs.SCE 用循环伏安法研究了ATCh (0.05mmol/L的电化学行为,与硫代胆碱在单金属纳米粒子修饰的生物传感器(AChE-Au/GCE 或AChE-Pd/GCE 上的伏安响应相比,硫代胆碱在双金属纳米粒子修饰的生物传感器AChEAu-Pd/GCE 上的氧化峰电位明显负移,氧化峰电流则明显增大,该结果

4、表明,Au-Pd 双金属纳米粒子修饰电极对硫代胆碱的电氧化具有很好的电催化活性。ATCh 在AChEAu-Pd/GCE 上的氧化峰电流与其浓度在1.0 × 10-9 1.0 × 10-7 mol/L (=0.9982呈线性关系。按以下公式计算农药对AChE 的百分抑制率(I %:%100(%010×=I I I I 其中,I 0是ATCh 在生物传感器上的氧化峰电流,I 1是ATCh 在受到农药抑AChE (CH 33N +-CH 2-CH 2-S-COCH 3 + H 2O (CH 33N +-CH 2-CH 2-SH + CH 3COOH (1制之后的AChE

5、生物传感器上的氧化峰电流。用所制备的AChEAu-Pd/GCE测定OPs的实验结果表明,百分抑制率与对硫磷或氧乐果浓度的对数值在4.0×10-9 1.0×10-6 mol/L呈线性关系,检测限分别为2.6×10-9 mol/L 和 1.4×10-9 mol/L,当电极上的AChE受到较强的抑制之后,用2-吡啶醛肟甲基氯化物(2-PAM溶液浸泡酶电极15min,可使AChE的活性恢复到其原有活性的90%,该酶电极可以重复使用至少15次。致谢:感谢北京市自然科学基金(No. 8102009的资助。参考文献1 T.-F. Kang*, F. Wang, L.-

6、P. Lu, et al., Sensors and Actuators B: Chemical, 2010,145(1: 104109.2 T.-S. Liu, T.-F. Kang*, L.-P. Lu, et al., Journal of Electroanalytical Chemistry,2009, 632(1-2: 197200.3 Z.-L. Zhou, T.-F. Kang*, Microchimica Acta, 2009, 164(1-2: 133138. Determination of organophosphorus pesticides using biosen

7、sors based on Au-Pd nanoparticles modified electrodesChao-Nan Ge, Rui Xue, Tian-Fang Kang*, Li-Ping Lu(College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, Tian-Fang Kang* 136*, 010-*, kangtf A novel, highly sensitive electrochemical biosensor for the de

8、tection of organophosphorus pesticides based on immobilizing acetylcholinasterase (AChE on gold-palladium bimetallic nanoparticles modified glassy carbon electrode has been developed. Acetylcholinesterase was fixed by cross-linking method with glutaraldehyde and albumin bovine serum (ABS. The influe

9、nces of pH, enzyme loading, the amount of bimetallic nanoparticles and inhibition time on the response of the fabricated biosensor were investigated. Under optimum conditions, the biosensor exhibited a linear response to ATCh in the concentration range of 1.0 × 10-9 to 1.0 × 10-7 mol/L (=0.9982. And the inhibition percentages versus the logarithm of parathion or dimethoate concentration were both linear over the range of 4.0 × 10-9 to 1.0 × 10-6 mol/L. The detection limits were found to be 2.6 × 10-9 mol/L and 1.4 × 10 -9 mol/L for parathion and dimetho