同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器及其方法体系技术

本发明专利技术公开了一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器及其方法体系。从内到外依次为电极、信标探针层、6‑巯基己‑1‑醇(MCH)封闭层、均相反应产物层，信标探针层采用电化学信号互不影响的亚甲基兰和二茂铁修饰；制备方法是先对电极抛光并用H

【技术实现步骤摘要】
同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器及其方法体系
本专利技术涉及传感器
的检测两种农药的方式，特别涉及了一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器及其方法体系。
技术介绍
有机磷类广泛用于农作物的杀虫、杀菌、除草，为我国使用量最大的一类农药。有机磷农药属于神经毒物，主要抑制血液和组织中乙酰胆碱酯酶的活性，导致乙酰胆碱的大量蓄积，从而阻断了神经传导，引起中枢神经系统中毒。水胺硫磷是一种高毒有机磷杀虫剂，能通过食道、皮肤和呼吸道引起中毒，作为一种高毒农药，水胺硫磷禁止用于果、茶、烟、菜、中草药等植物或蔬菜、水果上。啶虫脒属硝基亚甲基杂环类化合物，是一种新型杀虫剂，作用于昆虫神经系统突触部位的烟碱乙酰胆碱受体，干扰昆虫神经系统的刺激传导，引起神经系统通路阻塞，造成神经递质乙酰胆碱在突触部位的积累，从而导致昆虫麻痹，最终死亡。我国是世界上第二大农药使用国，每年在蔬菜水果等农作物产品上农药使用量约达100万吨。农药大规模使用，使我国环境水体、土壤以及蔬菜水果都受到农药污染和农药残留的严重威胁。特别是近年来，由于害虫抗药性的增强，使用农药的浓度和次数不断增加，造成农药残留超标，不仅对生态环境造成了严重的污染与危害，引起了环境工作者的高度重视；而且常有发生的急性、慢性中毒事件以及农药在人体内的积累和富集而引发的各种疾病，直接影响到人类的健康，因而对食品及饮用水中农药残留进行检测是十分必要的。目前，常用的农药残留检测方法主要有常规仪器法和生物分析法。常规仪器法是包括气相色谱法、高效液相色谱法、色谱-质谱联用技术等。这些方法仪器操作复杂，需要专业操作人员，往往不适于现场检测，生物分析法指酶抑制技术、酶免疫分析法、生物传感器等，这类方法易于现场快速测定。另一方面，农作物中往往同时存在两种或者更多的农药，高通量的检测技术也是生物分析法的一个瓶颈。
技术实现思路
本专利技术针对现有检测方法中仪器操作复杂，需要专业操作人员，不能实现高通量的缺点，提供了一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器及其方法体系，通过适配体方式对水胺硫磷和啶虫脒实现电化学检测。本专利技术的技术方案是一、一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器：从内到外依次为电极、信标探针层、6-巯基己-1-醇(MCH)封闭层和均相反应产物层，信标探针层采用电化学信号互不影响的亚甲基兰和二茂铁修饰，亚甲基兰的电化学信号对水胺硫磷的量有响应，二茂铁的电化学信号对啶虫脒有响应，通过亚甲基兰的电化学信号对水胺硫磷的响应和二茂铁的电化学信号对啶虫脒的响应获得水胺硫磷和啶虫脒的检测情况。本专利技术通过实施例验证：不加入水胺硫磷和啶虫脒时，亚甲基兰和二茂铁产生的信号强。仅加入水胺硫磷时，亚甲基兰产生的信号低，二茂铁产生的信号强。仅加入啶虫脒时，二茂铁产生的信号信号低，亚甲基兰产生的信号强。同时加入水胺硫磷和啶虫脒时，亚甲基兰和二茂铁产生的信号明显都低。所述的传感器能同时检测0.5到100ppb的水胺硫磷和啶虫脒，水胺硫磷和啶虫脒检出限分别是0.12和0.37ppb。所述电极采用金电极。二、一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器的方法体系：(1)电极抛光并用体积比为3:1的H2SO4和H2O2处理；(2)将含有信标探针XB1和信标探针XB2的两种信标探针溶液修饰于电极表面，形成信标探针层；(3)修饰MCH封闭未特异性结合的位点，形成6-巯基己-1-醇(MCH)封闭层；(4)将均相反应产物修饰于电极表面上修饰后的信标探针，形成均相反应产物层；(5)用磁力搅拌器在PBS溶液中清洗修饰后的电极；(6)采用三电极体系，读取电极上的电信号变化，根据电极表面产生的电流大小获得水胺硫磷和啶虫脒的检测结果。所述的XB1如SEQIDNO.1，为SH-GAGGTAAGCCTCCACCTC-MB；所述的XB2如SEQIDNO.2，为SH-GAGGGAACAACGACCCTC-Fc，其中，SH表示巯基、MB表示亚甲基蓝，Fc表示二茂铁。所述含有信标探针XB1的信标探针溶液和含有信标探针XB2的信标探针溶液的体积比为1:2。所述步骤(4)的均相反应产物是通过以下步骤的均相反应获得：(4.1)将含有两种基因序列的发卡HAP溶液加入到Phi29DNA聚合酶的缓冲溶液中；(4.2)加入两种待测目标物溶液，在37℃孵育30min；(4.3)加入含有两种引物序列的溶液，并加入Phi29DNA聚合酶溶液、dNTP溶液和NB.BbvCI溶液，在37℃孵育1h。所述的发卡HAP溶液中两种基因序列分别为发卡HAP1和发卡HAP2，发卡HAP1如SEQIDNO.3，为AGCTTGCTGCAGCGATTCTTGATCGCCACAGAGCTGCTGAGGTGGAGGCAAGCT；发卡HAP2如SEQIDNO.4，为CTGACACCATATTATGAAGAGCTGAGGGTCGTTGTCAG；两种基因序列的含量相同。所述的含有两种引物序列的溶液的两种引物序列分别为引物1和引物2，引物1如SEQIDNO.5，为AGCTTGCCT；引物2如SEQIDNO.6，为CTGACAACG。所述金电极用H2SO4和H2O2的处理时间是20min。所述方法体系的步骤(1)～(4)具体为：(1)电极抛光后，将电极浸泡在体积比为3:1的H2SO4和H2O2的混合液中，孵育20min后用超纯水彻底洗涤；(2)将2μL的浓度为10μM的信标探针XB1溶液和4μL的浓度为10μM的信标探针XB2溶液滴加到电极表面；(3)修饰MCH封闭未特异性结合的位点；(4)采用以下方式制备均相反应产物，再修饰于电极表面上修饰后的信标探针：(4.1)将2μL的浓度为100nM的发卡HAP1溶液和2μL的浓度为100nM的发卡HAP2溶液加入到20μL的Phi29DNA聚合酶的缓冲溶液中；(4.2)加入两种待测目标物水胺硫磷和啶虫脒溶液，在37℃下孵育30min；(4.3)加入2μL的浓度为100nM的引物1溶液和2μL的浓度为100nM的引物2溶液，并加入1μL的浓度为10unitμL-1的Phi29DNA聚合酶、2μL的浓度为5mM的dNTP和1μL的浓度为10unitμL-1的NB.BbvCI，在37℃孵育1h。所述电化学传感器，采用传统的三电极体系，以Ag/AgCl为参比电极，以Pt电极为对电极，电位设置为-0.4到0.6V，脉冲宽度0.05V，脉冲宽度扫描为0.06S，采用差分脉冲伏安技术读取电信号的变化，根据电极表面产生的电流的大小起到对目标物检测的作用。本专利技术中一共用到了6条DNA链，其序列从5’端—3’端分别是：(NO.1)发卡HAP1：AGCTTGCTGCAGCGATTCTTGATCGCCACAGAGCTGCTGAGGTGGAGGCAAGCT(NO.2)发卡HAP2：CTGACACCATATTATGAAGAGCTGAGGGTCGTTGTCAG(NO.3)引物1：AGCTTGCCT(NO.4)引物2：CTGACAACG(NO.5)信标探针XB1：SH-GAGGTAAGCCTCCACCTC-MB(NO.6)信标探针XB2：SH-GAGGGAACAACGACCCTC-Fc如图1所示，本专利技术的工作原理是：如图1的步骤A：本专利技术中应用的探针NO.1、NO.2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器，其特征在于：从内到外依次为电极、信标探针层、6‑巯基己‑1‑醇(MCH)封闭层和均相反应产物层，信标探针层采用电化学信号互不影响的亚甲基兰和二茂铁修饰，通过亚甲基兰的电化学信号对水胺硫磷的响应和二茂铁的电化学信号对啶虫脒的响应获得水胺硫磷和啶虫脒的检测情况。

【技术特征摘要】
1.一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器，其特征在于：从内到外依次为电极、信标探针层、6-巯基己-1-醇(MCH)封闭层和均相反应产物层，信标探针层采用电化学信号互不影响的亚甲基兰和二茂铁修饰，通过亚甲基兰的电化学信号对水胺硫磷的响应和二茂铁的电化学信号对啶虫脒的响应获得水胺硫磷和啶虫脒的检测情况。2.根据权利要求1所述的一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器，其特征在于：所述的传感器能同时检测0.5到100ppb的水胺硫磷和啶虫脒，水胺硫磷和啶虫脒检出限分别是0.12和0.37ppb。3.一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器的方法体系，其特征在于包括：(1)电极抛光并用体积比为3:1的H2SO4和H2O2处理；(2)将含有信标探针XB1和信标探针XB2的两种信标探针溶液修饰于电极表面；(3)修饰MCH封闭未特异性结合的位点；(4)将均相反应产物修饰于电极表面上修饰后的信标探针；(5)用磁力搅拌器在PBS溶液中清洗修饰后的电极；(6)采用三电极体系，读取电极上的电信号变化，根据电极表面产生的电流大小获得水胺硫磷和啶虫脒的检测结果。4.根据权利要求3所述的一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器的方法体系，其特征在于：所述的XB1如SEQIDNO.1，所述的XB2如SEQIDNO.2。5.根据权利要求3所述的一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器的方法体系，其特征在于：所述含有信标探针XB1的信标探针溶液和含有信标探针XB2的信标探针溶液的体积比为1:2。6.根据权利要求3所述的一种同时检测水胺硫磷和啶虫脒的电化学传感器的方法体系，其特征在于：所述步骤(4)的均相反应产物是通过以下步骤的均相反应获得：(4.1)将含有两种基因序列的发卡HAP溶液加入到Phi29DNA聚合酶的缓冲溶液中；(4.2)加入两种待测目标物溶液，在37℃孵育30min；(4.3)加入含有两种引物序列的溶液，并加入Ph...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐霞红，郭玉娜，王新全，王祥云，王强，杨华，齐沛沛，汪志威，
申请(专利权)人：浙江省农业科学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33