组成图示
点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制
传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
毒死蜱（chlorpyrifos, CPO）、氯苯虫腈（chlorfenvinfos, CFV）；样品基质为水样（缓冲液、湖泊水加标样品）
检测原理
传感器以重组果蝇乙酰胆碱酯酶 B394（AChE-B394）为识别元件。AChE 催化底物乙酰硫代胆碱（ATCh）水解生成硫胆碱（ThCh），钴酞菁（CoPc）作为电子介质促进 ThCh 在 +100 mV 下氧化，产生安培电流。当水样中存在毒死蜱（CPO）或氯苯虫腈（CFV）等有机磷农药时，其磷酸基团与 AChE 活性位点结合并磷酸化酶，使酶活性受抑，ATCh 水解速率下降，ThCh 生成减少，氧化电流随之降低。通过比较加药前后电流抑制率，可定量反映 OP 浓度；经 PTE 降解柱处理后出口 OP 降低，抑制率下降，从而监控解毒效率。
检测灵敏度
LOD: 0.004 μg/L（4 ng/L，CPO，I10）；LOD: 0.005 μg/L（CFV，I10）；I0: 0.002 μg/L；I50: CPO 0.053 μg/L、CFV 0.197 μg/L；I100: CPO 1.248 μg/L、CFV 21.26 μg/L；校准方程: CPO I%=15.8 Ln(C)+96.49, r^2=0.9946；CFV I%=10.7 Ln(C)+67.35, r^2=0.9965。
效应效果
传感器在 10 次连续测量中保持稳定，信号最大变化 5%；5 个电极对 1 mM ATCh 的平均响应为 895 ± 56 nA，重现性良好。10 min 孵育即可达到最大抑制。含 500 IU PTE 的降解柱在 0.5 mL/min 下可将 CPO 334 μg/L 完全降解，CFV 最高 15 μg/L 处理至 <0.1 μg/L，满足饮用水限值；CPO 334 μg/L 与 CFV 20 μg/L 混合物出口 <0.1 μg/L。柱在 25 ℃ 下 18 d 内保持良好稳定性。湖泊水加标样品未加标无基质效应，处理后浓度符合欧盟饮用水要求，显示在线监控与生物脱毒联用价值。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：透明 PVC 片（PVC）上丝网印刷碳电极（Electrodag PE-410、423SS、6037SS 碳浆），工作电极为 4 mm 圆盘，辅助电极与 Ag/AgCl 伪参比电极，背面贴 4 mm 磁铁用于固定磁性微珠
- 电子介质层：钴酞菁修饰碳糊（cobalt-phtalocyanine-modified carbon paste, CoPc）作为工作电极介质，促进硫胆碱（ThCh）氧化电子传递
- 固定载体层：预活化 Ni-IDA 磁性微珠（Ni-IDA magnetic beads，直径 300 nm）通过 Ni-His 亲和固定重组 AChE-B394
- 识别元件：重组果蝇乙酰胆碱酯酶 B394（AChE-B394，His 标签），识别有机磷农药并受其抑制
- 底物/信号物：乙酰硫代胆碱氯化物（ATCh）作为 AChE 底物，酶解生成硫胆碱（ThCh），在 +100 mV 氧化产生电流
- 绝缘层：甘油邻苯二甲酸涂料（glycerophthalic paint）用于丝网印刷电极绝缘
中文摘要
本研究报道了一种基于细菌磷酸三酯酶（PTE）的解毒系统，用于降解水中的有机磷（OP）杀虫剂。PTE 通过共价偶联固定于活化琼脂糖凝胶。研究选取毒死蜱（CPO）和氯苯虫腈（CFV）两种 OP，因其在水政策中具有重要地位。降解效率由一种高灵敏度生物传感器进行监控，该传感器可检测低至 0.004 μg/L 的 OP 浓度。在最佳条件下，含 500 IU PTE 的柱能够解毒含单一农药或农药混合物的溶液，即使其浓度高于允许限值。最后，该方法被证明适用于真实农药水样的脱除，处理浓度可达 20 μg/L，为饮用水安全提供了酶催化降解与生物传感监控相结合的应用策略。
英文摘要
This works presents the development of a detoxification system based on bacterial phosphotriesterase (PTE) for the degradation of organophosphate (OP) insecticides in water. PTE was immobilised on an activated agarose gel via covalent coupling. Two different OPs were studied, chlorpyrifos and chlorfenvinfos, due to their importance in the field of water policy. The efficiency of insecticide degradation was controlled using a highly sensitive biosensor allowing the detection of OP concentration as low as 0.004 microgL(-1). Under optimum conditions, it was shown that a column incorporating 500IU of PTE was suitable for the detoxification of solutions containing either isolated pesticides or pesticides mixtures, even at concentrations higher than authorized limits. Finally, the method was shown to be adapted to the decontamination of real samples of pesticides with concentrations up to 20 microgL(-1).