生物傳感器實現有機磷農藥檢測

　近日，生態環境評價與分析研究組（103組）盧憲波研究員和陳吉平研究員團隊在電化學生物傳感器的研究中取得新進展，利用負載銅量子點的超薄石墨炔（Cu@GDY），實現了有機磷農藥的抗干擾高靈敏檢測。

　　有機磷農藥是世界上應用最廣范、用量最大的殺蟲劑。農作物、水體以及大氣中的有機磷農藥殘留對人體健康和生態環境構成嚴重威脅。即使是低劑量的有機磷在人體內暴露，也能迅速抑制乙酰膽堿酯酶（AChE）的活性，阻斷神經遞質傳遞，導致昏迷、呼吸衰竭甚至死亡。因此，建立簡單、快速、可靠的有機磷農藥檢測方法具有重要意義。基于乙酰膽堿酯酶抑制原理的電化學生物傳感器是一種理想的有機磷檢測工具，但由于酶促產物的低電化學活性，導致其無法避免農作物以及環境樣品中電活性物質的干擾。

　　針對上述問題，本工作中，該研究團隊在其前期相關研究（Analytical Chemistry，2021）的基礎上，以Cu@GDY為雙功能平臺，在有效負載酶分子的同時作為酶促產物的高效電催化劑，實現了電信號的7倍提升并將氧化電位降低了440mV；通過對電極反應動力學、活性位點來源、酶促產物與活性位點相互作用的表征，深入研究了電催化機理和構效關系；進一步通過對酶抑制動力學的理論推導和實驗驗證，實現了環境樣品和食品中有機磷農藥的高靈敏檢測，檢出限低至1ng/mL。更重要的是，作物和環境樣品中常見的電活性化合物（維生素、苯酚、苯胺等）不會干擾該傳感器的有機磷的測定，為實際樣品的檢測提供了重要工具。

　　相關研究成果以“Ultrathin Graphdiynenanosheets Confining Cu Quantum Dots as Robust Electrocatalyst for Biosensing Featuring Remarkably Enhanced Activity and Stability”為題，發表在《生物傳感器和生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）上。該工作的第一作者是我所103組博士研究生牛凱。上述工作得到了國家自然科學基金、大連市科技創新基金等項目的資助。（文/圖 牛凱）

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114111