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一种高比表面纳米金作信号放大载体的电化学传感器的制备及其在农药联合毒性评价的应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-02-15 09:42:57

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:江苏无锡市| 朱建萍 | 2022-12-01 11:20:50

本发明属于生物传感技术领域,具体涉及一种高比表面纳米金作信号放大载体的电化学传感器的制备及其在农药联合毒性评价的应用,包括以下步骤:生长Au纳米种子,制备高比表面积纳米金材料,适体传感器的制备以及产生电化学信号。本发明保证了传感器的可靠性和稳定性;提高了对靶细胞的捕获效能;提高电子迁移速率;对毒死蜱的电信号识别能力显示出较高的水平,灵敏度高。

本发明的另一方面提供了一种高比表面纳米金作信号放大载体的电化学传感器农药联合毒性评价的应用,用于毒死蜱的检测,所述电化学传感器为采用如权利要求1-3任一所述制备方法制得的电化学适体传感器,包括以下步骤:将5μL毒死蜱标准溶液或样品溶液滴加到所述电化学传感器的表面上,30-40℃温育1-2小时,用PBS洗涤并用N2干燥;将电化学传感器浸入入pH 7.4、10mM的磷酸缓冲盐溶液中,采用差分脉冲伏安法测量,设定脉冲幅度50Mv,记录在-0.3V和0.5V之间的差分脉冲伏安曲线。

本发明的还提供了一种高比表面纳米金作信号放大载体的电化学传感器在农药联合毒性评价的应用,用于二元有机磷农药在细胞水平上的联合毒性评价,所述电化学传感器为采用如权利要求1-3任一所述制备方法制得的电化学适体传感器,包括以下步骤:取处理后的生长至对数期的HepG-2细胞,向其中加入以浓度比为1:1配制的毒死蜱和克百威混合溶液,不同浓度的毒死蜱和克百威在使用前用丙酮稀释,再加入细胞培养基配制至所需浓度,且保持丙酮的体积浓度低于0.5%,并以含0.5%体积浓度丙酮的细胞基作为实验的对照组;调整加入毒死蜱和克百威混合溶液的浓度,测试电化学传感器的差分脉冲伏安响应。

有机磷化合物(OPs)是一类广泛用于农业的农药,具有较高的杀虫活性,在农业生产中得到了广泛的应用。据估计,全世界每年使用200多万吨这种杀虫剂来控制和杀死作物田中的昆虫和害虫。其中,毒死蜱主要用于农作物田间防治不同种类的害虫,包括白蚁、蚊子、蛔虫、切虫、玉米根茎虫、跳蚤甲虫、苍蝇、火蚁、虱子等。毒死蜱通常通过不同的途径进入环境,如雨水排放到地表水中、喷雾漂移或土壤侵蚀等,因此经常在空气、食物和水中发现毒死蜱。有报道称,鱼类死亡事件与水体中毒死蜱有关,从而证实水体中毒死蜱含量可达百万分之几百。毒死蜱(CP)的毒性对人体健康造成许多潜在危害。此外,通过吸入含有毒死蜱的空气,它可以进入人体。食用受污染的食物或直接接触毒死蜱可导致严重中毒。据报道,毒死蜱可以通过呼吸道被人体吸收,从而导致出现咳嗽、喘息、气道炎症等呼吸道症状。此外,还有可能出现其他症状,如头痛、恶心、麻木、协调性问题、头晕、震颤、腹部绞痛、视力模糊、心跳过慢等等。高剂量的CP可能导致抽搐,甚至因心血管衰竭而死亡。

克百威是一种氨基甲酸酯杀虫剂,作为广谱杀虫剂用于杀死农作物和植物中的昆虫,广泛应用于农业生产。、螨虫和线虫。农产品和人居环境中卡百威呋喃残留量对人类健康和畜牧业构成潜在威胁。这是因为克百威能改变人红细胞细胞膜的氧化平衡和稳定性。由于其毒性高,中国将谷物和油籽的最高残留限量(MRL)设定为0.1或0.2 mg·kg-1,美国环境保护署(EPA)将其选定的农产品(包括绿豆、香蕉、咖啡和大米)的MRL设定为0.1 mg·kg-1。美国、加拿大和欧盟等一些国家已经禁止在蔬菜、水果、草药和茶叶中使用克百威。它影响人体的不同器官,如大脑、肝脏、肌肉和心脏。因此,克百威能够抑制乙酰胆碱酯酶的功能,从而有效地阻止神经传递。克百威的检测技术多种多样,如色谱法、电化学法、适体传感器等。但色谱法和电化学法存在预处理要求复杂、重复性差、选择性差等缺点。此外,适配器传感器通常需要标签和指示信号。

这些农药通常的检测方法是通过气相色谱(GC)或高效液相色谱连接质谱(HPLC-MS),该方法具有稳定性和敏感性高的特点,现在很多国家对农药检测的国家标准依然是通过GC或HPLC等大型仪器检测。但大型仪器检测由成分高、样品需要复杂前处理、需要专业人员等因素,在很多地方难以得到实现,所以快速简便检测方法的开发,仍然是农药研究的方向。

江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀,源起1902年创建的三江师范学堂,历经国立中央大学、南京大学等发展时期;1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校,成立无锡轻工业学院;1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院;1995年更名为无锡轻工大学;2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学;2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

由于纳米金良好的生物相容性,可用作固定DNA适体的载体,保证了传感器的可靠性和稳定性;

由于合成的纳米金比表面积大,表面自由能高,大大提升了DNA适体的固载量,提高了对靶细胞的捕获效能;

金纳米粒子有着良好的电子介导能力,可以促进反应体系中与电极表面的之间的电子传递,提高电子迁移速率;

在电极表面构建了适体-细胞-DNA纳米探针夹心状电化学传感系统,信号放大能力得到显著提升,对毒死蜱的电信号识别能力显示出较高的水平,灵敏度高。

科技成果只有通过实施开发应用,使其转化为生产力,才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力,期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。