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SPR传感器的构建及对敌敌畏和莠去津的快速检测

作　者: 张肖会
导　师: 尹洪宗
学　校: 山东农业大学
专　业: 应用化学
关键词: SPR生物传感器乙酰胆碱酯酶敌敌畏巯基-β-环糊精莠去津
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近些年来，随着城乡经济的不断发展与人们生活水平的不断提高，农产品的种类与数量也日益丰富。为了提高农产品的产量，农药被大量广泛的使用，因而导致了频繁发生的农药残留超标的现象，农药残留超标严重影响人们的身体健康与生态环境的安全。因此，建立快速、简便、灵敏的农药残留分析检测方法有着重要的意义。表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）检测技术是一种基于金属膜的光学耦合而产生的物理光学现象。这种技术无需对样品进行分离纯化，无需标记就能够实现在线实时监测分子间的相互作用，并且可以确定反应物的种类和浓度。而且，由于SPR检测技术还具有所需试样量小，灵敏度高，检测快速等优势，已被广泛用于生物、医疗、环境、食品等各个领域。本文以傅里叶变换表面等离子体共振仪（Fourier Transform-Surface PlasmonResonance, FT-SPR）作为主要的分析工具。基于FT-SPR的原理，构建了两种FT-SPR传感芯片，通过构建的传感芯片对相应的农药进行了监测分析。主要研究内容包括以下几个部分：1. AChE用于构建FT-SPR生物传感器对有机磷农药的检测。通过分子自组装技术对FT-SPR芯片进行修饰，以3-巯基丙酸（MPA）作为基底膜，将AChE固定在芯片表面。通过AChE与农药之间的相互作用，实现了对农药敌敌畏的检测。采用梯度浓度进样的方式，将不同浓度的农药通入FT-SPR流通池，农药流经芯片表面时产生的SPR响应信号就被记录下来。在农药溶液浓度较低时，SPR波数的变化非常较小，且不太稳定，随着农药溶液的浓度增大SPR波数的变化较明显，对20¹00mg/L的浓度的敌敌畏溶液所对应的波数变化进行线性回归分析，得到的方程为y=0.07535x+2.014，R=0.99847，线性关系较好。该实验表明：AChE构建的FT-SPR生物传感器可用于农药敌敌畏的检测。2.用巯基-β-环糊精构建的FT-SPR传感器对莠去津的检测。通过β-环糊精上的巯基可直接将环糊精固定在FT-SPR芯片的表面，利用β-环糊精具有的特殊空腔结构，实现了对莠去津的在线包合检测。通入不同浓度的莠去津溶液FT-SPR的波数发生不同程度的变化，在莠去津浓度为80×10^-8¹250×10^-8mol/L的范围内，以FT-SPR波数的变化值对莠去津的浓度作图，得到的拟合曲线方程为y=0.01586x+5.48804，R=0.9948。该实验结果表明：巯基-β-环糊精构建的FT-SPR传感器可用于莠去津的检测。

全文目录

符号说明  4-7
中文摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
1 引言  11-27
  1.1 生物传感器(Biosensor)  11-14
    1.1.1 生物传感器的分类及特点  11-12
    1.1.2 生物传感器的原理  12-13
    1.1.3 生物传感器的发展  13-14
  1.2 表面等离子体共振技术  14-23
    1.2.1 SPR 技术的研究进展  14-15
    1.2.2 SPR 生物传感技术的基本原理  15-16
    1.2.3 SPR 传感芯片的制备  16-19
    1.2.4 SPR 生物传感器的常规分析方法  19
    1.2.5 FT-SPR 及其模块  19-21
    1.2.6 SPR 传感器的应用  21-22
    1.2.7 SPR 传感器研究新进展  22-23
  1.3 乙酰胆碱酯酶（AChE）  23-24
  1.4 巯基-β-环糊精  24-25
  1.5 选题背景与研究内容  25-27
2 材料与方法  27-33
  2.1 仪器与试剂  27-28
    2.1.1 仪器  27
    2.1.2 试剂  27-28
  2.2 实验方法  28-33
    2.2.1 溶液的配制  28-29
    2.2.2 SPR 仪器参数  29-30
    2.2.3 乙酰胆碱酯酶与有机磷农药的相互作用  30-32
    2.2.4 巯基-β-环糊精与农药的作用  32-33
3 结果与讨论  33-51
  3.1 有机磷农药对 AChE 活性的抑制  33-37
    3.1.1 实验条件的优化  33-35
    3.1.2 AChE 活性的研究  35-36
    3.1.3 初步探讨农药对酶的抑制作用  36-37
  3.2 用 AChE 构建的 SPR 生物传感器对有机磷农药(敌敌畏)的检测  37-45
    3.2.1 SPR 生物传感器的构建机理  37-38
    3.2.2 酶与农药作用机理  38
    3.2.3 SPR 芯片修饰 MPA 前后的 SPR 波数变化  38-39
    3.2.4 AChE 在 SPR 芯片表面的固定  39-40
    3.2.5 AChE 在芯片表面固定的适宜浓度  40-42
    3.2.6 芯片表面的 AChE 与农药的作用研究  42-45
  3.3 用环糊精构建的 SPR 传感器对农药的检测  45-51
    3.3.1 SPR 传感器的构建机理  45
    3.3.2 巯基-β-环糊精在芯片表面的固定  45-46
    3.3.3 巯基-β-环糊精在芯片表面的最适固定浓度  46-48
    3.3.4 巯基-β-环糊精对莠去津分子的识别作用  48-51
4 结论  51-52
5 论文创新之处  52-53
6 参考文献  53-59
7 致谢  59-61
8 攻读学位期间发表论文情况  61

SPR传感器的构建及对敌敌畏和莠去津的快速检测

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