组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
有机磷化合物（organophosphorus compounds, OPs，以对氧磷 paraoxon 为代表）；样品基质：自来水（tap water）、牛奶（milk）
检测原理
该传感器采用酶促级联反应与荧光猝灭换能机制。AChE催化ACh水解生成胆碱，ChOx进一步氧化胆碱生成H2O2；H2O2扩散至Mn:ZnSe d-dots表面后发生电子转移，猝灭Mn2+的4T1(4G)-6A1(6S)荧光发射。对氧磷作为有机磷化合物，可磷酸化AChE活性中心丝氨酸残基并不可逆抑制酶活性，使胆碱和H2O2生成减少，荧光猝灭速率降低。实验以10 min绝对猝灭率K10=(F0-F10)/10表征反应，酶抑制率I%=(K10 without-K10 with)/K10 without×100。对氧磷浓度越高，AChE抑制越强，H2O2生成越少，荧光猝灭率越低，抑制率与对氧磷浓度对数呈线性关系。
检测灵敏度
LOD: 1.31 × 10^-11 mol/L (S/N=3)；线性范围: 4.84 × 10^-11–4.84 × 10^-6 mol/L；回归方程: I (%)=162.92+14.91 log C paraoxon；R^2=0.998
效应效果
该体系对有机磷化合物具有选择性：在4.84×10^-8 mol/L下，对氧磷、对硫磷、甲基对硫磷和氧乐果的抑制率分别为55.69%、43.89%、30.79%和21.90%。抗干扰性良好，在可接受相对误差内可耐受NaCl、KCl超过10^6倍，Zn(NO3)2、CaCl2、CdCl2约500倍，葡萄糖、乙酸钠、柠檬酸钠约10^4倍，甘油和2-硝基苯酚约250倍。自来水和牛奶加标回收率为95–103%，RSD小于2.0%。与电化学、比色和荧光方法相比，其检出限更低，且无需样品富集，样品前处理简单，适合低成本、高通量筛查有机磷农药残留。
传感器的构成
- 换能探针层：Mn:ZnSe d-dots，锰掺杂硒化锌掺杂量子点，Mn2+取代Zn2+作为发光中心，提供荧光信号并受H2O2猝灭
- 识别元件层：AChE，乙酰胆碱酯酶，催化ACh水解为胆碱，可被有机磷化合物不可逆抑制
- 信号转换酶层：ChOx，胆碱氧化酶，氧化胆碱生成H2O2，将酶活变化转换为化学信号
- 底物层：ACh，乙酰胆碱，作为AChE底物驱动级联酶促反应并产生H2O2
- 反应介质层：PBS（pH 8.0），维持AChE和ChOx活性及反应环境
- 信号读出层：荧光光谱仪（Shimadzu RF-5301 PC），监测570 nm荧光强度及猝灭率
中文摘要
本文报道了一种基于锰掺杂硒化锌掺杂量子点（Mn:ZnSe d-dots）–酶–过氧化氢（H2O2）荧光猝灭体系的有机磷化合物（OPs）灵敏、选择性检测方法。乙酰胆碱酯酶（AChE）可催化乙酰胆碱（ACh）水解生成胆碱，随后胆碱氧化酶（ChOx）氧化胆碱产生H2O2；酶促生成的H2O2可猝灭Mn:ZnSe d-dots的荧光。当对氧磷（paraoxon）加入体系时，其与AChE活性中心结合并抑制酶活性，使H2O2生成量下降，从而降低Mn:ZnSe d-dots的荧光猝灭速率。实验结果表明，Mn:ZnSe d-dots–ChOx–AChE–ACh体系的酶抑制百分比与对氧磷浓度对数在4.84×10^-11–4.84×10^-6 mol/L范围内呈线性关系，检出限（S/N=3）为1.31×10^-11 mol/L。该纳米生物传感器被用于自来水和牛奶样品中对氧磷的快速测定，具有较好的重现性、准确性和抗干扰能力，方法灵敏、快速、简便，适用于有机磷农药残留的现场筛查。
英文摘要
In this paper, we report a sensitive and selective method for detection of organophosphorus compounds (OPs) based on Mn:ZnSe d-dots-enzyme-hydrogen peroxide (H(2)O(2)) fluorescence quenching system. Acetylcholine esterase (AChE) can hydrolyze acetylcholine (ACh) to choline. Subsequently, choline oxidase (ChOx) oxidizes choline to generate H(2)O(2). The enzyme-generated H(2)O(2) can quench the fluorescence of Mn:ZnSe d-dots. When paraoxon are introduced in solution, it can interact with the active centers of AChE and decrease the enzyme activity. This leads to the decrease of the H(2)O(2) production and then the fluorescence quenching rate of Mn:ZnSe d-dots. Experimental results showed that the enzyme inhibition percentage of Mn:ZnSe d-dots-ChOx-AChE-ACh system was proportional to the logarithm of paraoxon in the range 4.84×10(-11) to 4.84×10(-6) mol/L with the detection limit (S/N=3) of 1.31×10(-11) mol/L. The proposed biosensor has been employed for quick determination of paraoxon in tap water and milk samples with satisfactory reproducibility and accuracy. This nano-biosensor was proved to be sensitive, rapid, simple and tolerance of most interfering substances.