量子点荧光传感器的制备及其在农药残留定量和成像分析中的应用

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农药在农业生产中发挥着重要作用,但又不可避免地造成农药残留,近年来农药残留引起的生态及食品安全问题已经引起了全社会的高度关注。传统的农药残留检测方法主要有色谱法、质谱法等,这些方法通常需要经过繁杂的样品前处理,所需仪器成本高、操作复杂,不适合于现场检测及可视化检测。建立灵敏度高、选择性好、分析速度快的原位可视化方法用来检测农药,可以满足食品安全现场检测的需要。  量子点是一种准零维的荧光纳米材料,由于具有优异的生物相容性,越来越多地被应用于构建新型的生物传感器,从而实现对复杂环境样品中农残的高灵敏、特异性识别。因此,本文构建了两种基于量子点的荧光传感器,实现对水样和实际样品中杀虫剂残留的高选择性、高灵敏度、快速定量检测及可视化分析,具体内容如下:  (1)啶虫脒适配体功能化修饰的Mn掺杂ZnS量子点荧光探针(ZnS∶Mn-Aptamer)和多壁碳纳米管(MWCNTs)间可以发生荧光能量共振转移,由此建立了一种荧光“开-关”型的生物传感器,应用该传感器建立了原位可视化新方法检测啶虫脒农药。以EDC和NHS作偶联剂,把啶虫脒适配体和ZnS∶Mn QDs偶联得到啶虫脒适配体探针ZnS∶Mn-Aptamer。通过荧光光谱、紫外可见吸收光谱、红外光谱、透射电镜和动态光散射粒度分析等手段对偶联反应前后的ZnS∶Mn QDs和ZnS∶Mn-Aptamer进行了表征。考察了三种碳纳米材料对ZnS∶Mn-Aptamer探针的猝灭情况,发现MWCNTs猝灭探针的荧光后,啶虫脒能置换MWCNTs…ZnS∶Mn-Aptamer复合体系中的MWCNTs使探针荧光恢复,基于上述原理实现对水样中啶虫脒的定量检测。该方法的线性方程为F/F0=1.13+0.030CA(CA指啶虫脒的浓度,nmol/L),线性范围为2-150nmol/L,R2为0.996,检出限低至0.7nmol/L。用标准加入法检测小白菜叶片中啶虫脒残留,回收率在96.4%~104.8%之间,RSD低于5.5%。利用啶虫脒适配体探针对小白菜幼苗根部的啶虫脒残留进行成像,观察啶虫脒残留在植物根部的分布情况,实验表明啶虫脒在根部皮层处残留较多,中柱较少。初步运用“开-关”型传感器MWCNTs…ZnS∶Mn-Aptamer对小白菜叶片表面啶虫脒残留进行荧光成像,结果表明该方法有应用于现场、原位可视化农残检测的潜能。  (2)建立了一种植物组织中有机磷农药毒死蜱残留的原位荧光分析方法。首先合成了单-(6-巯基)-β-环糊精(mono-6-thio-β-CD)修饰的CdTe量子点探针(CdTe/SH-β-CD QDs),作为荧光增强型传感器来检测毒死蜱。通过荧光光谱考察了CdTe/SH-β-CD QDs与毒死蜱的水解产物三氯吡啶酚的相互作用。结果表明,CdTe/SH-β-CD量子点探针的荧光强度随着加入的毒死蜱浓度的增加而逐渐增加,检测线性范围为5nM~10μM。合成的量子点探针在荧光显微镜下发红光,有很好的抗背景干扰能力,可以用于标记植物组织中毒死蜱,能对植物组织中毒死蜱残留原位标记。该方法具有快速、简单、可视化等优点,可应用于多种植物中的农残检测。
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