基于靶向生物分子选择性识别构筑纳米探针用于农药污染物分析方法的研究

针对当前农药类环境污染物分析检测方法中存在的使用仪器昂贵、处理过程繁琐费时、不适宜户外现场检测等缺点，本项目拟发展一类方便、高选择的环境分析新方法。依据典型有机磷类农药污染物的毒理学作用机理，利用农药分子与靶向生物分子的特异性作用方式（抑制乙酰胆碱酶的催化活性、在DNA损伤中的直接相互作用等）和纳米材料的独特性能（金纳米粒子的可见光强吸收和近场增强、CdTe量子点的荧光和电致化学发光等）构筑复合型的生物纳米探针，通过合适识别分子（酶、DNA、底物等）、纳米材料（金属或半导体）及其修饰方式（静电或共价连接）的选择，不同光学检测模式的条件优化等研究，建立针对农药类环境污染物高灵敏、高选择性的环境分析新方法，为进一步发展针对农药类污染物的新一代户外、现场型环境检测技术提供前期的理论和实验支持。

针对当前农药类环境污染物分析检测方法中存在的使用仪器昂贵、处理过程繁琐费时、不适宜户外现场检测等缺点，借助于金纳米粒子特有的光学性能（尤其是较高的摩尔消光系数）建立简单、可视化分析检测新方法具有重要意义。本项目利用环境污染物本身的结构、性能等特征，通过选取特定的识别单元（寡聚核苷酸、三聚氰酸等）及与金纳米粒子的修饰方式（化学链接或物理吸附）制备新型纳米探针，基于金纳米探针聚集反应建立了一系列测定环境污染物的新方法。.众所周知，三聚氰胺（MA）和三聚氰酸（CA）可以通过三个氢键形成稳定的复合结构，这种识别作用类似于碱基对之间的互补配对。实验表明胸腺嘧啶T中的亚酰二胺结构可以与三聚氰胺通过三个氢键连接形成MA-T-MA的夹心式结构。基于此原理，我们把HS-T6修饰到金纳米粒子表面制成金纳米探针，并通过改变HS-T6与巯基己醇的比例调控金纳米探针的性能。在上述探针溶液中加入MA后，由于MA与T的相互作用，导致金纳米粒子之间相互连接而聚集，溶液变为紫色，通过溶液在700 nm处吸光度与522 nm处吸光度的比值可以测定MA（浓度范围为12.6-126 ppb）。干扰试验表明牛奶中常见的各种氨基酸、碱基和糖类均对上述检测过程没有影响，该方法具有良好的选择性。用于实际牛奶样品的检测，可以满足国标要求。.实验表明CA可以增强金纳米粒子（Au NPs）胶体溶液的稳定性，而当在该体系中加入汞离子（Hg2+）后，由于三聚氰酸的亚酰二胺结构能够和汞离子形成稳定的复合物，降低了CA-Au NPs的稳定性，再加入氯化钠就会导致Au NPs聚集，随着Hg2+的增加聚集程度愈加明显，基于此现象提出了一种简单分光光度法用于汞离子的检测。通过紫外可见光谱、透射电子显微镜等研究了三聚氰酸和汞离子的结合作用以及溶液pH、反应时间、三聚氰酸浓度等的影响，结果表明在pH值为7.4，反应时间为30分钟，三聚氰酸的浓度为510-6 molL-1时，Pb2+等许多离子没有干扰，测定汞离子的范围为1.610-6-1610-6 molL-1，检测限为1.610-6 molL-1。本方法具有操作简单、无需复杂设备、背景干扰小等特点。在此工作基础上，我们利用三聚氰酸和三聚氰胺与贵金属纳米粒子的作用特点，又相继建立了测定三嗪类农药污染物的新方法。