有机磷农药一方面可以有效的杀死农作物病虫害,显著提高作物产量而受到广使用,一方面却由于其在作物上残留物能够危害到人类和动物的健康,因此对有机磷农药残留物的检测就变得非常重要。目前有几种较为成熟的检测方法,如免疫分析法、液相/气相-质谱联用法(GC/LC-MS)以及胆碱酯酶活力测试法等。但是由于液相/气相-质谱联用法法不具备便携性和实时监测等特点,同时免疫分析法受限于有机磷农药特异性抗体的制备,因此,胆碱酯酶活力测试法成为目前研究最为迅速、最为广泛的农药残留检测方法,但由于此方法对于检测不同农药时灵敏度差异较大,精确度较低,并且胆碱酯酶极易容易失活,所以急需寻找一种专一性强、灵敏度高、酶活力保存良好的新方法。本课题的研究主要内容是实验设计拟构建基于量子点(Quantum dots QDs)/酶薄膜的有机磷农药生物检测芯片,对实际样品中有机磷农药残留进行快速、高灵敏分析,并进一步探讨生物传感器结构对农药检测效果的影响,最终实现对果蔬和水体的实时检测。主要研究内容如下:首先利用层层自组装技术(Layer-by-Layer self assembly technique,LBL),通过BioDot AD1510生物芯片点样仪将量子点和胆碱酯酶有序地组装在生物感应器上,通过设计和优化量子点/胆碱酯酶薄膜的结构,通过酶促产物能够抑制量子点荧光强度及有机磷农药对乙酰胆碱酯酶酶活力的抑制原理,绘制不同浓度有机磷农药对酶的抑制率标准曲线,从而实现构建快速、高灵敏、高稳定性和低成本的有机磷类农药检测纳米结构检测芯片。并且根据农药标准样品测试结果,该纳米检测芯片具有非常高的灵敏度,对有机磷农药标准样品的检测下限可以达到10 ppb,线性范围5 ppb至250 ppb,明显优于其它已知光学生物传感器。其次,通过介电泳技术(dielectrophoresis DEP)将量子点沉积在金电极表面,再利用共价交联(covalent cross-linking)原理将乙酰胆碱酯酶固定在修饰后的量子点上构成量子点/胆碱酯酶薄膜结构,由于酶促产物巯基胆碱在一定的外电压下能够在金电极表面发生氧化还原反应,利用循环伏安检测法检测产物浓度进而实现对有机磷农药定量检测。该检测芯片通过电流的微小变化实现对产物产量变化的测量,从而相对于上一种检测器,进一步降低了检测灵敏度以及检测下线。其检测下线为1 ppb,线性范围在1 ppb至30 ppb之间。最后,论文将上述检测芯片用于快速检测果蔬和水体中的有机磷农药残留。本论文选用苹果汁和自来水作为检测样品,采用标准加入法测定苹果和自来水中的有机磷农药残留含量。实验结果的重现性良好、精确度高,其回收率维持在92%至117%之间,并且用于检测的样品不需要繁琐预处理过程,故综上所述,本论文所构建的有机磷农药检测芯片能够实现快速、高灵敏、实时分析等目标。