卢宪波、陈吉平等研发电化学生物传感器实现有机磷农药的抗干扰高灵敏检测

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近日，我所生态环境评价与分析研究组（103组）卢宪波研究员和陈吉平研究员团队在电化学生物传感器的研究中取得新进展，利用负载铜量子点的超薄石墨炔（Cu@GDY），实现了有机磷农药的抗干扰高灵敏检测。
　　有机磷农药是世界上应用最广范、用量最大的杀虫剂。农作物、水体以及大气中的有机磷农药残留对人体健康和生态环境构成严重威胁。即使是低剂量的有机磷在人体内暴露，也能迅速抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）的活性，阻断神经递质传递，导致昏迷、呼吸衰竭甚至死亡。因此，建立简单、快速、可靠的有机磷农药检测方法具有重要意义。基于乙酰胆碱酯酶抑制原理的电化学生物传感器是一种理想的有机磷检测工具，但由于酶促产物的低电化学活性，导致其无法避免农作物以及环境样品中电活性物质的干扰。

　　针对上述问题，本工作中，该研究团队在其前期相关研究（Analytical Chemistry，2021）的基础上，以Cu@GDY为双功能平台，在有效负载酶分子的同时作为酶促产物的高效电催化剂，实现了电信号的7倍提升并将氧化电位降低了440mV；通过对电极反应动力学、活性位点来源、酶促产物与活性位点相互作用的表征，深入研究了电催化机理和构效关系；进一步通过对酶抑制动力学的理论推导和实验验证，实现了环境样品和食品中有机磷农药的高灵敏检测，检出限低至1ng/mL。更重要的是，作物和环境样品中常见的电活性化合物（维生素、苯酚、苯胺等）不会干扰该传感器的有机磷的测定，为实际样品的检测提供了重要工具。


　　相关研究成果以“Ultrathin Graphdiynenanosheets Confining Cu Quantum Dots as Robust Electrocatalyst for Biosensing Featuring Remarkably Enhanced Activity and Stability”为题，发表在《生物传感器和生物电子学》（Biosensors and Bioelectronics）上。该工作的第一作者是我所103组博士研究生牛凯。上述工作得到了国家自然科学基金、大连市科技创新基金等项目的资助。（文/图 牛凯）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114111


      文章来源：大连化物所
      卢宪波，1978年生，博士，毕业于中国科学技术大学，现为中国科学院大连化学物理研究所研究员  。2007年毕业于中国科学技术大学获得博士学位。2005年2月至2007年6月在清华大学化学系从事电化学生物传感器研制与分析应用方面的工作。2007年6月到中国科学院大连化学物理研究所生态环境评价与分析课题组工作至今，2013年至2014年赴美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）从事研究工作。
      陈吉平，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师，103组组长，1997年毕业于中科院大连化学物理研究所，获分析化学专业博士学位，1998年毕业留所工作至今，2003年任研究员。2004年作为高级访问学者赴德国马普化学生态学研究所合作研究。现任辽宁省快速检测技术与痕量分析重点实验室主任、中国毒理学会分析毒理专业委员会委员、中国环境科学学会持久性有机污染物专业委员会委员、中国生态学会微生物生态专业委员会委员。主要从事分析化学与环境化学及其相关的基础与应用研究。近5年来，主持和承担国家自然科学基金3项目、863计划2项、973计划2项、水专项项目1项。在国内外刊物发表文章170多篇，申请专利30多项。培养博士学生16名、硕士6名，毕业博士学生7名、硕士6名。