一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法。该方法将磁珠、捕获DNA和马拉硫磷适配体混合孵育后，利用马拉硫磷与适配体竞争性结合，导致部分拉硫磷适体与磁珠分离，而利用保留在磁珠上的捕获DNA触发RCA反应，形成一条长的单链DNA链，此外，通过与S

A photoelectrochemical method for the determination of malathion based on the cleavage of manganese dioxide nanoflower @ cadmium sulfide core-shell structure by enzyme catalytic products

【技术实现步骤摘要】
一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法
本专利技术涉及一种马拉硫磷的检测方法，具体涉及一种基于酶催化产物裂解核-壳MnO2纳米花@CdS结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，属于光电化学生物分析领域。
技术介绍
马拉硫磷是一种高效低毒的有机磷农药，在农业上用途十分广泛，几乎在各种粮食商品(稻谷、玉米、小麦、大麦、高粱等)中都有残留。2013年，在日本一大型水产公司冷冻食品中检测出浓度高度超标的马拉硫磷，导致食用者中毒。根据世界卫生组织国际癌症研究机构公布的2017年致癌物清单，马拉硫磷属于2A类致癌物。因此，快速灵敏地检测马拉硫磷极具卫生学意义。近年来，对于马拉硫磷检测的传统方法主要有气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)以及质谱法(MS)等(【1】E.Cequier,A.K.Sakhi,L.S.Haug,C.Thomsen,Developmentofanion-pairliquidchromatography-highresolutionmassspectrometrymethodfordeterminationoforganophosphatepesticidemetabolitesinlarge-scalebiomonitoringstudies,Journalofchromatography.A,1454(2016)32-41.【2】J.I.Cacho,N.Campillo,P.Vinas,M.Hernandez-Cordoba,Insituionicliquiddispersiveliquid-liquidmicroextractioncoupledtogaschromatography-massspectrometryforthedeterminationoforganophosphoruspesticides,Journalofchromatography.A,1559(2018)95-101.【3】R.Su,D.Li,X.Wang,H.Yang,X.Shi,S.Liu,Determinationoforganophosphoruspesticidesinginsengbycarbonnanotubeenvelope-basedsolventextractioncombinedwithultrahigh-performanceliquidchromatographymassspectrometry,Journalofchromatography.B,Analyticaltechnologiesinthebiomedicalandlifesciences,1022(2016)141-152.)。尽管这些方法能够同时检测多种物质，具有高的准确性和精密性，但需要价格昂贵的大型仪器且不能直接定性，繁琐的预处理以及对操作者有一定的操作技能要求，所以在快速检验上存在一定局限性，同时限制了他们的广泛应用。开发具有高灵敏和高选择性的新型马拉硫磷检测方法对环境监测，食品安全和疾病诊断都显得尤为重要。与传统检测方法相比，光电化学(PEC)检测技术因其价格低廉、检测范围宽、检出限低、操作简单、灵敏度高等优点受到青睐。PEC过程是指在光的作用下，分子、离子以及半导体材料因吸收光子而使电子被激发而产生电子-空穴对的过程，同时实现光能转化为电能。例如，文献(【4】W.Cheng,Z.Zheng,J.Yang,M.Chen,Q.Yao,Y.Chen,W.Gao,Thevisiblelight-drivenandself-poweredphotoelectrochemicalbiosensorfororganophosphatepesticidesdetectionbasedonnitrogendopedcarbonquantumdotsforthesignalamplification,ElectrochimicaActa,296(2019)627-636.)中以氮掺杂的碳量子点敏化的二氧化钛为光电材料，并利用酶催化产物胆碱(TCh)作为电子供体以增强光生电子-空穴对的分离，提高光电流响应，以此检测有机磷农药，虽然此方法提供了一个很好的农药残留检测方法，但选择性较差，且检出限较高和检测范围较窄。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种光电化学检测马拉硫磷的方法，该方法基于适配体与马拉硫磷的特异性识别，同时采用RCA反应放大机制，利用二氧化锰纳米花@硫化镉复合物提高光电流强度，以实现对马拉硫磷的高灵敏，高选择性的光电检测。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，该方法包含以下步骤：1)将亲和素修饰的磁珠、生物素修饰的捕获DNA和马拉硫磷适配体混合孵育后，加入标准马拉硫磷溶液进行孵育，将部分马拉硫磷适配体脱落还原生成单链生物素修饰的捕获DNA，将单链生物素修饰的捕获DNA进行滚环扩增放大反应形成长单链DNA，滚环扩增放大反应所得混合物与辅助DNA-纳米金-丁酰胆碱酯酶信号探针进行孵育，使两者结合，再加入乙酰胆碱进行孵育，得到混合溶液；2)将二氧化锰纳米花@硫化镉纳米复合物滴加至电极表面，进行光电检测，得到背景光电流响应值；3)将步骤1)所得混合溶液滴加至步骤2)的电极表面，进行孵育后，进行光电检测，得到光电流响应值；4)将不同浓度的标准马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，得到一系列光电流响应值，并构建马拉硫磷溶液浓度与光电流响应变化值之间的标准曲线；5)将待测马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，获得相应光电流响应值，并根据标准曲线计算待测马拉硫磷溶液浓度。本专利技术技术方案中采用二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构作为光电活性材料，在光的照射下，激发电子从MnO2的CB转移到CdS的CB，空穴从CdS的VB转移到MnO2的VB，然后被电子供体(Na2S和Na2SO3)占据，有效地分离了电子和空穴，提高了光电流强度。由BChE催化水解ATCh产生的TCh可以将MnO2NF(核)分解为Mn2+并使CdS纳米粒子(壳)从电极上释放，导致光电流下降。本专利技术技术方案合理设计信号放大策略，以环状DNA为模板，在酶的催化下，引物DNA延伸为一条长的单链，能够与功能化的辅助探针DNA杂交，可以实现优异的信号放大效果，拓宽了检测范围，且通过引入了适配体，大大提升了传感器的选择性。优选的方案，将亲和素修饰的磁珠、生物素修饰的捕获DNA和马拉硫磷适配体混合，在30～40℃温度，孵育0.5～1.5h。进一步优选，亲和素修饰的磁珠的浓度为5mgmL-1；生物素修饰的捕获DNA(cDNA)的浓度为0.5～1.0μM。马拉硫磷适配体的浓度为0.5～1.0μM。优选的方案，滚环扩增放大反应形成长单链DNA的过程：先利用T4DNA连接酶及挂锁DNA反应形成DNA环状模板，再利用Phi29DNA聚合酶催化dNTP合成长单链DNA分子。挂锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，其特征在于：包含以下步骤：/n1)将亲和素修饰的磁珠、生物素修饰的捕获DNA和马拉硫磷适配体混合孵育后，加入标准马拉硫磷溶液进行孵育，将部分马拉硫磷适配体脱落还原生成单链生物素修饰的捕获DNA，将单链生物素修饰的捕获DNA进行滚环扩增放大反应形成长单链DNA，滚环扩增放大反应所得混合物与辅助DNA-纳米金-丁酰胆碱酯酶信号探针进行孵育，使两者结合，再加入乙酰胆碱进行孵育，得到混合溶液；/n2)将二氧化锰纳米花@硫化镉纳米复合物滴加至电极表面，进行光电检测，得到背景光电流响应值；/n3)将步骤1)所得混合溶液滴加至步骤2)的电极表面，进行孵育后，进行光电检测，得到光电流响应值；/n4)将不同浓度的标准马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，得到一系列光电流响应值，并构建马拉硫磷溶液浓度与光电流响应变化值之间的标准曲线；/n5)将待测马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，获得相应光电流响应值，并根据标准曲线计算待测马拉硫磷溶液浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，其特征在于：包含以下步骤：
1)将亲和素修饰的磁珠、生物素修饰的捕获DNA和马拉硫磷适配体混合孵育后，加入标准马拉硫磷溶液进行孵育，将部分马拉硫磷适配体脱落还原生成单链生物素修饰的捕获DNA，将单链生物素修饰的捕获DNA进行滚环扩增放大反应形成长单链DNA，滚环扩增放大反应所得混合物与辅助DNA-纳米金-丁酰胆碱酯酶信号探针进行孵育，使两者结合，再加入乙酰胆碱进行孵育，得到混合溶液；
2)将二氧化锰纳米花@硫化镉纳米复合物滴加至电极表面，进行光电检测，得到背景光电流响应值；
3)将步骤1)所得混合溶液滴加至步骤2)的电极表面，进行孵育后，进行光电检测，得到光电流响应值；
4)将不同浓度的标准马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，得到一系列光电流响应值，并构建马拉硫磷溶液浓度与光电流响应变化值之间的标准曲线；
5)将待测马拉硫磷溶液按步骤1)～3)进行光电检测，获得相应光电流响应值，并根据标准曲线计算待测马拉硫磷溶液浓度。


2.根据权利要求1所述一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，其特征在于：将亲和素修饰的磁珠、生物素修饰的捕获DNA和马拉硫磷适配体混合，在30～40℃温度，孵育0.5～1.5h。


3.根据权利要求1所述一种基于酶催化产物裂解二氧化锰纳米花@硫化镉核壳结构的光电化学检测马拉硫磷的方法，其特征在于：滚环扩增放大反应形成长单链DNA的过程：先利用T4DNA连接酶及挂锁DNA反应形成DNA环...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤娟，熊鹏媛，曾志瑶，谢海妹，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36