基于表面增强拉曼光谱(SERS)的农药残留检测研究

Pesticide residues in food and environment are causing wide concern, thus, the detection of pesticide residues has become a hotspot in analysis field. Motivated by this, the main purpose of this subject is to develop new organophosphorus pesticide detection method that is based on surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). To achieve such purpose, we attempt to design and engineer noble metal nanostructures as SERS active substrates and probes. According to the detection requirements, these SERS substrates and probes should be uniform, stable, sensitive, reproducible, versatile, and easy to be fabricated. Furthermore, the substrates and probes should be modified by functional molecules in order to improve the selectivity of the detection. Then, the detection platform of pesticide residues is constructed, which will enable the rapid, sensitive and selective detection of pesticide residues in complex samples. Moreover, the study of this project can also be used for monitoring the degradation of pesticide in the environment and evaluating the efficiency of different removing method. Therefore, this subject will advance the development of pesticide residues detection methods, which has important guiding significance for dealing with the issues on food safety, and environment monitoring.

伴随着人们对食品和环境中农药残留污染问题的高度重视，农药残留的检测研究已成为当前的研究热点。本项目拟开展基于表面增强拉曼光谱（SERS）技术的有机磷类农药残留检测的新方法研究。立足于有机磷类农药残留检测的需求，设计并制备均匀、稳定、重复性好、增强能力强、易于制备，且具有一定普适性的贵金属纳米材料做SERS活性基底和探针，进一步通过材料的表面功能化修饰提高检测的选择性，构建基于SERS的农药残留检测平台。以期实现农产、环境复杂样品中多种痕量有机磷农药残留的快速、灵敏、选择性检测。该项研究还可以继续用于研究农药分子在环境中的降解情况，评估不同的洗涤和处理方法对农作物表面残留的有机磷农药的去除效果等。因此，本项目的研究将促进农药残留的快速灵敏检测技术的发展，对预防和控制农药残留引起的环境和食品污染等问题具有重要的指导意义。

“民以食为天，食以安为先。”食品安全是关系国计民生的重要问题之一。食品中的农药残留，非法添加剂等给人类的健康带来了巨大的威胁，因此，开发简单、高灵敏、高选择性的农药残留、三聚氰胺等物质的检测新方法，具有重要的研究意义。本项目开展了一系列高灵敏、高选择性的农药残留、三聚氰胺及其他物质的检测新方法的研究。利用金属离子调节的碱基互补配对以及农药对AChE（Acetylcholinesterase）的抑制作用触发核酸构象变化进行信号转换，选用酶切循环放大、滚环扩增、杂交链式反应等策略进行信号放大，实现了农药残留的荧光、非均相、均相电化学检测。相关的研究成果发表在Biosens. Bioelectron.，ACS Sens.，Sens. Actuat. B: Chem.和Analyst上。利用三链DNA的缺碱基位点对三聚氰胺的识别作用，我们设计了基于外切酶III和DNAzyme辅助的放大方法，实现了对三聚氰胺的高灵敏、高选择性的均相电化学和荧光检测。相关的研究成果一篇发表在Sci. Rep.，一篇正在投稿中。. 此外，在本项目的资助下，还开展了一些其他领域的研究工作。在癌症标志物检测方面，用端粒酶能延长端粒的特性，通过电活性分子标记的发卡DNA和外切酶辅助，实现了单个HeLa细胞中的端粒酶活性的高选择性均相电化学检测。相关工作发表在Anal. Chem.上。在纳米材料的制备应用方面，通过原位生长层状的双羟基氢氧化物的方法，合成了亲油疏水的纺织品，用于油水分离并取得了较好的效果。相关工作发表在ACS Appl. Mater. Interfaces上。利用原位生成银纳米粒子的方法，实现了潜指纹的快速、可视显现，相关工作发表在Anal. Methods上。