基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，包括：将琼脂糖、碳点和碲化镉量子点混合溶解在Tris‑HCl缓冲液中制得目标响应水凝胶；制备有机磷农药标准溶液；将有机磷农药标准溶液与乙酰胆碱酯酶，再与硫代乙酰胆碱，然后与铜离子和Tris‑HCl缓冲液混合反应，最后与目标响应水凝胶反应得到n份待检测标准溶液；步骤四、获得每份待检测标准溶液的彩色数字图像，分析获得绿色通道G和红色通道R，建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。本发明专利技术可以使用紫外暗箱、手机和笔记本电脑等便携式设备代替大型仪器作为荧光的探测器，检测方法更加简单、便携、灵敏，便于现场对食品和环境中的有机磷农药残留进行检测。

【技术实现步骤摘要】
基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法
本专利技术涉及乙酰胆碱酯酶检测
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法。
技术介绍
由于有机磷农药的过度使用，它们的残留物可能存在于大气、土壤、地下水甚至农业产品中，这些残留物即使浓度很低也对人体健康和生态环境有害，这给人们正常生活带来了极大的危险。有机磷农药主要通过抑制乙酰胆碱酯酶活性引起神经递质乙酰胆碱的积累，从而诱发严重的临床并发症，严重时会导致呼吸道纤维性化并最终死亡。尽管目前检测到大多数有机磷农药的浓度均没有超过标准，但其生物体内的累积效应和持续接触会提高对人类健康安全的风险，因此，有机磷农药残留分析是保证食品质量安全、保护生态环境和保护人类健康免受危害的重要手段。传统的有机磷农药残留检测方法通常采用高效液相色谱法、气相色谱法和质谱法等常规色谱技术进行。但这些方法有前处理过程繁琐、分析时间长、仪器及药品成本高等不足。因此，建立简单、快速且灵敏度高的有机磷农药检测方法逐渐成为研究重点。现有的有机磷农药检测方法多使用大型仪器作为荧光的探测器，一方面较为笨重不易携带，另一方面检测不够简单快速，因此不利于对现场食品和环境中的有机磷农药残留检测。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术的另一个目的是提供一种简单、便携、灵敏的检测方法，便于现场对食品和环境中的有机磷农药残留进行检测。本专利技术提供的方案具体如下：一种基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，包括：步骤一、将琼脂糖、碳点和碲化镉量子点混合溶解在Tris-HCl缓冲液中制得目标响应水凝胶；步骤二、制备n份不同浓度的有机磷农药标准溶液，其中，n≥2；步骤三、将每份不同浓度的有机磷农药标准溶液分别与乙酰胆碱酯酶混合反应，再与硫代乙酰胆碱混合反应，然后添加铜离子和Tris-HCl缓冲液后继续混合反应得到混合溶液，最后将所得的混合溶液与所述目标响应水凝胶于离心管中反应得到n份待检测标准溶液；步骤四、在紫外线照射条件下，拍摄获得每份待检测标准溶液对应的离心管盖子上的彩色数字图像，对彩色图像进行分析获得绿色通道G和红色通道R，建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。上述技术方案中，使用荧光性能优越的碳点和量子点作为信号探针，以乙酰胆碱酯酶作为有机磷农药的承载媒介，使用紫外光照射，拍摄得到荧光的彩色数字图像，分析获得红绿色通道后，就可以建立建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。该方案可以使用紫外暗箱、手机和笔记本电脑等便携式设备代替大型仪器作为荧光的探测器，检测方法更加简单、便携、灵敏，便于现场对食品和环境中的有机磷农药残留进行检测。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，直接利用紫外灯箱提供紫外线照射条件，直接利用智能手机拍摄获得彩色数字图片，利用ImageJ软件对彩色图片进行分析获得绿色通道和红色通道。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述碳点的制备过程包括：步骤Ⅰ、将间苯二胺溶于无水乙醇中搅拌并超声匀化，然后在180℃恒温反应12小时，冷却至20～25℃室温后得到棕色粗产物溶液；步骤Ⅱ、用二氯甲烷和甲醇混合物作为洗脱剂，用硅胶柱层析分离法纯化棕色粗产物溶液；步骤Ⅲ、将纯化的棕色粗产物溶液经过旋转蒸发和真空干燥除去溶剂后，得到固体粉末即为所述碳点。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述碲化镉量子点的制备过程包括：步骤Ⅰ、将碲粉和硼氢化钠添加到超纯水中，在氮气保护下冰浴搅拌得到NaHTe溶液；步骤Ⅱ、将氯化镉水合物和巯基丙酸溶解在水中，并使用氢氧化钠将溶液的pH值调节至10.5，在氮气保护下搅拌均匀后，将制得的NaHTe溶液注入，并继续通氮气20分钟；步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ制得的混合物加热回流，获得发射红色荧光的碲化镉量子点粗产物；将碲化镉量子点粗产物用乙醇沉淀后，离心除去未反应的杂质得到碲化镉量子点溶液；最后，将所得的碲化镉量子点溶液经过旋转蒸发、真空干燥除去溶剂后，最终得到的固体粉末即为碲化镉量子点。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述步骤一中目标响应水凝胶的制备方法具体为：将0.024g的琼脂糖、1mL浓度为15μg/mL的碳点和1mL浓度为40μg/mL的碲化镉量子点混合溶解在2mL浓度为50mM和pH7.5的Tris-HCl缓冲液中反应得到所述目标响应水凝胶。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述步骤二中的有机磷农药标准溶液的配制过程具体包括：步骤a、使用敌敌畏原液和超纯水配制含有机磷农药的原溶液；步骤b、分别量取不同体积的原溶液，并分别用相同浓度的Tris-HCl缓冲液稀释至相同体积，配制成不同浓度的有机磷农药标准溶液。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述步骤二中，n＝7，7份有机磷农药标准溶液的浓度分别为0ppb、0.1ppb、0.5ppb、1ppb、5ppb、10ppb和50ppb。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述步骤三中，待检测标准溶液分为7份，每份分别加入步骤二配制的有机磷农药标准溶液，每份中加入的乙酰胆碱酯酶、硫代乙酰胆碱和铜离子的体积为100μL，7份待检测标准溶液中乙酰胆碱酯酶浓度为1.5U/L，硫代乙酰胆碱浓度为80μM，铜离子浓度为0.3μM，碳点的最终浓度为0.75μg/mL，碲化镉量子点的最终浓度为2μg/mL。优选的是，所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法中，所述步骤三中，Tris-HCl缓冲液的浓度为50mM，pH为7.5。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术使用荧光性能优越的碳点和量子点作为信号探针，以乙酰胆碱酯酶作为有机磷农药的承载媒介，使用紫外光照射，拍摄得到荧光的彩色数字图像，分析获得红绿色通道后，就可以建立建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。该方案可以使用紫外暗箱、手机和笔记本电脑等便携式设备代替大型仪器作为荧光的探测器，检测方法更加简单、便携、灵敏，便于现场对食品和环境中的有机磷农药残留进行检测。本专利技术检测过程简单方便，灵敏度高，实现了有机磷农药的灵敏和比率型检测，并降低了有机磷农药的检测限。本专利技术的方法中，碲化镉量子点表面的巯基丙酸与铜离子的亲和常数高，能通过形成络合物降低碲化镉量子点的稳定性，结合到碲化镉量子点表面的铜离子可通过电子转移猝灭碲化镉量子点的荧光。当存在乙酰胆碱酯酶时，硫代乙酰胆碱被水解并生成硫代胆碱，巯基化合物能通过对铜离子的络合作用降低碲化镉量子点的荧光猝灭，此时，碳点的荧光强度仍不会发生改变，当有机磷农药存在时，乙酰胆碱酯酶活性被抑制，从而抑制上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，其特征在于，包括：/n步骤一、将琼脂糖、碳点和碲化镉量子点混合溶解在Tris-HCl缓冲液中制得目标响应水凝胶；/n步骤二、制备n份不同浓度的有机磷农药标准溶液，其中，n≥2；/n步骤三、将每份不同浓度的有机磷农药标准溶液分别与乙酰胆碱酯酶混合反应，再与硫代乙酰胆碱混合反应，然后添加铜离子和Tris-HCl缓冲液后继续混合反应得到混合溶液，最后将所得的混合溶液与所述目标响应水凝胶于离心管中反应得到n份待检测标准溶液；/n步骤四、在紫外线照射条件下，拍摄获得每份待检测标准溶液对应的离心管盖子上的彩色数字图像，对彩色图像进行分析获得绿色通道G和红色通道R，建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将琼脂糖、碳点和碲化镉量子点混合溶解在Tris-HCl缓冲液中制得目标响应水凝胶；
步骤二、制备n份不同浓度的有机磷农药标准溶液，其中，n≥2；
步骤三、将每份不同浓度的有机磷农药标准溶液分别与乙酰胆碱酯酶混合反应，再与硫代乙酰胆碱混合反应，然后添加铜离子和Tris-HCl缓冲液后继续混合反应得到混合溶液，最后将所得的混合溶液与所述目标响应水凝胶于离心管中反应得到n份待检测标准溶液；
步骤四、在紫外线照射条件下，拍摄获得每份待检测标准溶液对应的离心管盖子上的彩色数字图像，对彩色图像进行分析获得绿色通道G和红色通道R，建立强度比值R/G与有机磷农药浓度之间的线性关系式。


2.如权利要求1所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，其特征在于，直接利用紫外灯箱提供紫外线照射条件，直接利用智能手机拍摄获得彩色数字图片，利用ImageJ软件对彩色图片进行分析获得绿色通道和红色通道。


3.如权利要求1所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，其特征在于，所述碳点的制备过程包括：
步骤Ⅰ、将间苯二胺溶于无水乙醇中搅拌并超声匀化，然后在180℃恒温反应12小时，冷却至20～25℃室温后得到棕色粗产物溶液；
步骤Ⅱ、用二氯甲烷和甲醇混合物作为洗脱剂，用硅胶柱层析分离法纯化棕色粗产物溶液；
步骤Ⅲ、将纯化的棕色粗产物溶液经过旋转蒸发和真空干燥除去溶剂后，得到固体粉末即为所述碳点。


4.如权利要求1所述的基于目标响应水凝胶与手机套件检测有机磷农药的方法，其特征在于，所述碲化镉量子点的制备过程包括：
步骤Ⅰ、将碲粉和硼氢化钠添加到超纯水中，在氮气保护下冰浴搅拌得到NaHTe溶液；
步骤Ⅱ、将氯化镉水合物和巯基丙酸溶解在水中，并使用氢氧化钠将溶液的pH值调节至10.5，在氮气保护下搅拌均匀后，将制得的NaHTe溶液注入，并继续通氮气20分钟；
步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄珊，肖琦，姚建东，
申请(专利权)人：南宁师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45