组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
有机磷农药（organophosphate pesticides, OPs；以甲胺磷 monocrotophos 为主，另测对氧磷 methylparathion、敌敌畏 trichlorfon）；样品基质为含乙酰胆碱（ACh）的水溶液/缓冲液，面向环境水样与食品检测。
检测原理
传感器以AChE为识别元件，以CdTe量子点为pH荧光指示剂。检测时，AChE催化底物乙酰胆碱（ACh）水解，生成乙酸和胆碱，使界面局部pH下降；CdTe的荧光强度随pH变化而改变。有机磷农药与AChE活性位点结合并抑制其催化活性，使ACh水解减少、pH变化幅度降低，从而引起膜荧光强度变化。文中报告荧光强度随甲胺磷浓度升高而降低，抑制率与甲胺磷浓度在8.95×10−8–6.09×10−7 mol/L范围内线性相关。该过程无需额外标记物，依靠酶催化产酸和量子点pH响应实现信号转换。
检测灵敏度
LOD: 3.20 × 10−8 mol/L；线性范围: 8.95 × 10−8–6.09 × 10−7 mol/L；灵敏度: 较CdTe水溶液提高100倍（CdTe水溶液LOD: 1.03 × 10−6 mol/L）
效应效果
该传感器对有机磷农药具有选择性：甲胺磷与对氧磷对AChE的抑制率相近，敌敌畏抑制率最弱。抗干扰方面，1000当量Na+、K+、Mg2+、Co2+、Ni2+、Cl−和SO4^2−不干扰，发射强度变化在10%以内；10当量Fe3+和Cu2+存在明显干扰。稳定性良好，低温保存可重复使用1个月。再生性方面，用2% 2-PAM处理10 min后，传感器保留83%原始活性。与CdTe水溶液相比，灵敏度提高100倍；未报告实际样品加标回收率，作者认为其适用于环境微分析和有机磷农药快速检测。
传感器的构成
- 基底：石英片（quartz wafer），经HF/H2SO4/H2O抛光和piranha处理，提供可硅烷化表面
- 硅烷化功能层：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（APES），在石英表面引入氨基，用于静电吸附CdTe
- 底层荧光探针：CdTe量子点（CdTe QDs，含巯基乙酸TGA），作为pH指示剂/光学换能器
- 静电间隔层：壳聚糖（CS），带正电，与CdTe静电结合并固定AChE
- 识别元件层：乙酰胆碱酯酶（AChE），催化乙酰胆碱（ACh）水解，被有机磷农药抑制
- 封闭间隔层：壳聚糖（CS），覆盖AChE层，防止酶泄漏
- 顶层荧光探针：CdTe量子点（CdTe QDs），覆盖表面并作为荧光读出层
中文摘要
本文报道了一种用于有机磷农药的荧光生物传感器。以CdTe量子点作为pH指示剂和光学换能器，利用壳聚糖（CS）的静电作用，将乙酰胆碱酯酶（AChE）和CdTe交替固定于石英表面，形成石英/APES/CdTe/CS/AChE/CS/CdTe自组装多层膜。无农药时，AChE催化乙酰胆碱水解生成乙酸和胆碱，释放的酸使局部pH下降，被CdTe感知；存在农药时，AChE活性受抑制，膜荧光强度发生与农药浓度相关的变化。该传感器用于检测甲胺磷，检出限为3.20×10−8 mol/L，灵敏度比CdTe水溶液高100倍，并具有良好的再生性、稳定性和对有机磷农药的选择性。
英文摘要
A fluorescence biosensor for organophosphorus pesticides was developed. A pH indicator, CdTe quantum dots, were used as an optical transducer of the inhibition of enzyme by analyte. Through the intervening agency of chitosan, the recognition elements (acetylcholinesterase and CdTe) were immobilized onto the surface of quartz by electrostatic attraction to form a self-assembled multilayer film. In the absence of pesticide, acetylcholine was biocatalytically hydrolysed to yield acetic acid and choline. The released acid resulted in pH decrease, which was sensed by the immobilized pH indicator (CdTe). In the presence of pesticide, the action of acetylcholine was reduced; the fluorescence intensity of the film changed and was related to the concentration of pesticide. This multilayer film could be used as the biosensor for monocrotophos, with a detection limit of 3.20 × 10(-8) mol/L; the sensitivity was 100 times higher than that of CdTe in aqueous solution. The sensor was easily regenerated, and had good stability and selectivity for organophosphorus pesticides.