一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于PANI
‑
MnO2纳米酶检测有机磷农药的方法及便携式比色传感器


[0001]本专利技术涉及一种基于
PANI
‑
MnO2纳米酶检测有机磷农药的方法及便携式比色传感器；属于分析检测

。

技术介绍

[0002]有机磷农药
(OPs)
由于其广谱的杀虫剂活性和有效性，在世界各地的农业中被广泛用于害虫防治
。
然而，由于
OPs
不易降解和不当使用，农药残留对生态环境和食品安全的威胁越来越大
。
因此，对环境和食品样本中的
OPs
进行监测具有极其重要的意义
。
[0003]迄今为止，酶联免疫吸附试验
(ELISA)、
毛细管电泳
(CE)、
气相色谱
(GC)
和高效液相色谱
(HPLC)
或色谱分离
‑
质谱
(MS)
检测已被广泛用于检测
OPs
，这些方法通常能够以高灵敏度和特异性区分各种
OPs。
然而，它们昂贵
、
预处理过程冗长，并且依赖于复杂的仪器和训练有素的人力，这限制了它们在现场资源有限的情况下用于检测
OPs
的应用
。
[0004]比色检测因其快速响应
、
肉眼直接观察和易于操作而被认为是检测
OPs
的一种很有前途的方法；具有高特异性或催化性能的先进功能纳米材料在比色传感器的开发中至关重要
。
[0005]目前，已经发展了许多功能纳米材料，如
Mn
‑
ZnS
量子点嵌入分子印迹聚合物
(Mn
‑
ZnS QD
‑
MIP)、
单原子纳米酶
Fe
‑
N/C SAzyme、Fe
‑
Co MNPs/Fe
‑
N
‑
C
聚合物等，然而，这些具有良好性能的纳米材料都需要经过高温合成或复杂的多步合成
。
[0006]因此，迫切需要开发一种在较温和的条件下使用简单方便的方法合成高性能的功能性纳米材料用于检测
OPs。
[0007]纳米材料作为酶模拟物，在分析化学
、
生物传感和生物检测等领域受到了越来越多的关注，因为它们可以很容易地克服天然酶的一些主要缺点，如不稳定
、
成本高和再现性差
。
近年来，由于类氧化酶模拟催化反应系统中不需要
H2O2，催化相关领域对类氧化酶纳米酶的关注有所增加
。
其中，用于催化反应的类氧化酶纳米酶通常基于稀有且昂贵的含有贵金属的材料
。
因此，开发非贵金属基纳米酶作为替代品，并探索其潜在的分析应用具有重要价值
。
[0008]氧化锰在类氧化酶纳米酶催化反应中的催化性能优异，因为它们的氧化态不同，结构多样，易于合成
。
例如，氧化酶模拟物
(
线状
MnO2、
棒状
MnOOH
和八面体状
Mn3O4)
可以通过改变合成条件的方式可控地合成
。
然而，合成具有复合结构的锰氧化物纳米酶的方法研究仍然有限
。
[0009]聚苯胺
(PANI)
是一种具有扩展共轭
π
键的有机材料
。
由于其易于合成
、
高导电性
、
良好的化学稳定性和易于功能化，可广泛应用于各种领域，包括化学传感器
、
电池
、
超级电容器
、
催化等
。
特别是，当
PANI
与无机材料相互作用时，复合材料之间的协同效应可以提高其电学
、
光学和催化性能
。
[0010]开发无需依赖专业设备的方法对环境中的危害物进行现场检测，一直以来都是分
析化学研究中的一个重要目标
。
微流控纸基分析装置
(microfluidic paper
‑
based analytical device
，
μ
PAD)
因其响应快速
、
易于获取
、
成本低
、
操作简单和携带等优势而已被广泛用于临床诊断
、
环境监测和食品安全等领域
。
然而，
μ
PAD
在实际应用的过程中由于不可避免的毛细现象
、
自然光差异的影响和对角度依赖性容易引起误差，进而降低了其分析的准确性
。
如何构建能够对比色传感方法产生的色度信号进行更加准确分析的便携式分析装置仍然是一个巨大的挑战
。

技术实现思路

[0011]针对现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供了一种基于
PANI
‑
MnO2纳米酶检测有机磷农药的方法及便携式比色传感器；该检测方法简便
、
高效且灵敏度高；具体是在室温下经简单氧化合成了
PANI
‑
MnO2纳米酶，并将其用作检测
OPs
的传感元件，通过便携式比色传感器检测，可以用肉眼直接观察比色结果，为现场检测真实样本中的
OPs
提供了一种新的策略，成功应用于环境
(
自来水
、
湖水
、
土壤
)
和农作物
(
黄瓜
、
梨
、
大豆
)
中的有机磷农药的检测
。
[0012]本专利技术检测体系涉及的原理是：
PANI
‑
MnO2纳米酶可以氧化无色的3，3′
，5，5′‑
四甲基联苯胺
(TMB)
产生蓝色产物
(OxTMB)
；在加入
L
‑
抗坏血酸
‑2‑
磷酸三钠盐
(AAP)
和碱性磷酸酶
(ALP)
后，
AAP
可以被
ALP
水解产生抗坏血酸
(AA)
；生成的
AA
可以减少
OxTMB
的生成，导致显著的蓝色褪色；而
OPs
的加入不可逆地抑制
ALP
的活性，导致
TMB
显色反应的恢复；根据颜色的变化，达到检测待测样品中
OPs
的目的
。
[0013]本专利技术第一目的是提供一种制备
PANI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制备
PANI
‑
MnO2纳米酶的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)
将苯胺
、
过硫酸铵分别溶解于盐酸溶液中，然后两种溶液混合，配置成混合液于室温下静置，离心，洗涤，干燥，得到墨绿色固体聚苯胺纳米纤维；
(2)
将步骤
(1)
制备的聚苯胺纳米纤维分散到水中，加入缓冲液调节
pH
，而后加入高锰酸钾溶液，将所得混合液搅拌，离心，洗涤，干燥，得到黑色固体
PANI
‑
MnO2纳米酶
。2.
权利要求1所述的方法制备得到的
PANI
‑
MnO2纳米酶
。3.
权利要求2所述的
PANI
‑
MnO2纳米酶在检测
OPs
或构建便携式比色传感器中的应用
。4.
一种基于
PANI
‑
MnO2纳米酶检测有机磷农药
OPs
的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)
构建定量关系模型将一系列不同浓度的有机磷农药
OPs
与
L
‑
抗坏血酸
‑2‑
磷酸三钠盐
AAP、
碱性磷酸酶
ALP、Tris
‑
HCl
缓冲溶液混合，在水浴条件下孵育；然后加入
PANI
‑
MnO2和
TMB
，以及
pH
值为
4.0
的醋酸
/
醋酸钠缓冲溶液，进行反应，反应结束后测定检测体系在
650nm
处的吸光度；以
OPs
的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，构建定量关系模型；
(2)
待测样品中
OPs
含量的测定取待测样品与
AAP、ALP、Tris
‑
HCl
缓冲溶液混合，在水浴条件下孵育；然后加入
PANI
‑
MnO2和
TMB
，以及
pH
值为
4.0
的醋酸
/
醋酸钠缓冲溶液，进行反应，反应结束后测定检测体系在
650nm
处的吸光度；并依据步骤
(1)
构建的定量关系模型，计算待测样品中
OPs
含量
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述
OPs
为草甘膦
、
敌百虫
、
乐果
、
毒死蜱中的任一种
。6.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述
Tris
‑
HCl
缓冲溶液浓度为
50mmol/L
，

【专利技术属性】
技术研发人员：庞月红，杨成林，沈晓芳，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：