专利名称：检测痕量农药残留物的电致化学发光传感器的制备及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及农药残留物检测技术领域，更具体地说是一种检测痕量农药残留物的 电致化学发光传感器的制备，本发明还涉及采用所述的电致化学发光传感器测农产品样本 中痕量农药残留的方法。
背景技术：
农药残留物根据农药用途不同，主要包含杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。农药残留物 干扰生物体的正常行为及与生殖、发育相关的正常激素的合成、贮存、分泌、体内运输、结 合、清除等过程。目前农药残留物已成为迫切需要治理的新一代环境污染物、食品污染物，微量的 农药残留物即可对正常激素作用产生影响，干扰内分泌机能，引起哺乳动物及人类的生殖 障碍、发育异常及某些病理性损伤。这类物质在人们每天使用的农产品、肉类食品中存在。 如果农药残留不能得得到及时、准确地检测，它们就可能进入机体，并在体内直接或间接影 响正常的激素代谢，给人类健康带来严重的危害。大量使用农药严重污染环境甚至危及人类健康，同时农残超标也是我国农产品出 口的严重隐患。随着人们生活水平与环保意识的提高，对环境、食品卫生安全呼声越来越 高。除了严格控制高毒高残留农药的生产、运输、施放等环节，还必须不断研究新的检测方 法。建立一种高灵敏度和特异性的快速筛检农药残留物的方法，便成为当前该研究领 域亟需解决的问题之一。目前已有的农药残留物检测或筛检方法主要包括主要包括生物检 测技术、毛细管电泳、HPLC或LC-MS联用技术检测及仪器监测方法等，但是这些检测或筛检 方法存在不足1.生物监测技术常用方法为生物传感器和免疫分析技术，这两种技术多用于分析 氨基甲酸酶类农药，其主要优点是选择专一性和分析成本低。正是由于选择专一性，使得一 次只能分析一种农药，这就与现代农药的多残留分析有所偏差，而且被测农药的种类也受 到限制。2.毛细管电泳(CE)所需样品量极少，一般只需几纳克，灵敏度主要通过更灵敏的 检测器或样品预浓缩技术来解决。紫外检测器能检测到几个问，但因样品用量只有几个nL 的体积，故所用浓度被限制在10_6级，因此在使用UV检测器测定农残时样品一般要经过浓 缩才能达到要求。3.借助于HPLC或LC-MS联用技术等大型精密仪器建立起来的农药残留物仪器 检测方法，对农药残留物的检测虽说具有很高的灵敏度，但是该方法不能一次就鉴定出分 析物的结构，往往还需要用GC-MS确认结构，技术成本较高，传统方法所需的时间一般都较 长，有的甚至长达几个小时，操作复杂，不能用于现场的快速检测。4.以上几种方法对于农药残留物的检测和分析，一般都存在检测灵敏度低、成本 高、结果假阳性、检测过程复杂、检测单一、试剂用量大、不适于现场快速检测等缺点，因此不能满足实际检测的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种检测速度快、灵敏度高、高通量，试剂用量 少，检测痕量农药残留物的电致化学发光传感器的制备及检测方法。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下措施来实现的一种检测痕量农药残 留物的电致化学发光传感器制备方法，其特征是包括以下步骤(1)选择能与农药残留物相互作用的识别体；(2)利用纳米材料，按照现有方法制造出纳米材料；(3)制备出量子点材料溶液；(4)利用组装表面修饰技术等，将碳纳米管或者石墨烯和量子点材料及识别体修 饰电极表面上，制作电致化学发光传感器。本发明所述碳纳米管或石墨烯、量子点材料和识别体修饰到感器表面包括以下步 骤(1)将所用电极用0.05 μ m的氧化铝粉仔细地打磨，超声波清洗，再分别用lmol/L HNO3, Imol/LNaOH清洗，然后用二次水彻底清洗，吹干；(2)将纳米材料超声分散处理，制备分散的纳米溶液；(3)将处理好的电极浸泡在步骤(2)得到纳米溶液中3-lOmin，取出晾干；(4)将制备的量子点材料溶液超声处理10-40min，得到分散的量子点材料溶液；(5)向步骤(3)中处理过的电极滴上经步骤⑷处理过的量子点材料；(6)将步骤(5)中制备的电极在室温下干燥15min ；(7)将步骤(6)制备的电极在识别体溶液中浸泡5-lOmin，取出晾干。本发明还包括以下步骤将电致化学发光传感器放置2h后使用。本发明所述使用纳米材料可以为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或者石墨烯。本发明所述为CdTe量子点溶液、CdSe量子点溶液。本发明所述识别体为对磺酸基杯[4]芳烃、4-叔丁基杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯 [8]芳烃磺酸钠、对-二甲氨甲基-杯[8]芳烃、α、β、Y-环糊精。一种检测痕量农药残留物的方法，其特征是包括如下步骤将按上述任意一种方 法制得的电致化学发光传感器配合电致化学发光仪，对环境、食品样品中的农药残留物进 行检测。本发明的有益效果1.农药残留物电致化学发光传感器制备方法，将量子点材料接入到纳米管或者石 墨烯上连接到电极表面制备电致化学发光传感器，使得所制备的农药残留物电致化学发光 传感器具有更高的灵敏性和检测范围。2.将表面修饰技术应用到电致化学发光传感器的制备当中，使得纳米管或者石墨 烯和量子点增效的农药残留物电致化学发光传感器的制备具有可控性，提高了电致化学发 光传感器的灵敏度和准确性。3.本发明所得到的量子点接入到碳纳米管或石墨烯的痕量农药残留物电致化学发光传感器，在量子点上同时接入对目标分子相互作用的识别体，可以实现样本中农药残 留物的高特异性、高灵敏度、快速检测。4.本发明的电致化学发光传感器的特异性强，由于目标分子识别体连接到量子点 上，样品中其它非特异性分子对检测结果无影响；灵敏度高，可以达到ng级；检测速度快， 完成一个基本检测过程仅需3-5分钟的时间，可在短时间内实现大量样本的高通量筛选， 试剂用量少，检测一个样品只需要几十微升试剂；成本低。5.电致化学发光传感器检测环境农药残留物方法，操作快速简单，反应及结果均 由仪器自动完成和记录，避免了主观因素的影响，并保证有很好的重复性，便于现场检测。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。附图为纳米管(石墨烯类似)、量子点材料和目标分子识别体修饰到电极表面制 备电致化学发光传感器表面过程示意图。
具体实施例方式一种检测痕量农药残留物的电致化学发光传感器制备方法，其特征是包括以下步 骤(1)选择能与农药残留物作用的识别体；(2)利用制备出的量子点材料溶液增效，结合碳纳米管或者石墨烯构建传感器；(3)利用组装修饰技术，将碳纳米管或者石墨烯、量子点材料和识别体修饰到电极 表面制备电致化学发光传感器。本发明所述碳纳米管或者石墨烯、量子点材料和目标分子识别体修饰到电致化学 发光传感器表面包括以下步骤(1)将所用电极用0.05 μ m的氧化铝粉仔细地打磨，超声波清洗，再分别用lmol/L HNO3, Imol/LNaOH清洗，然后用二次水彻底清洗，吹干；(2)将制备的纳米材料分散，制备分散的纳米材料溶液；(3)将处理好的电极浸泡在步骤(2)中得到的纳米材料溶液中3-lOmin，取出晾 干；(4)将制备的量子点材料溶液超声处理10-40min，得到分散的量子点材料溶液；(5)向步骤(3)中处理过的电极滴上经步骤(4)处理过的量子点材料；(6)将步骤(5)中制备的电极在室温下干燥15min ；(7)将步骤(6)制备的电极在识别体溶液中浸泡5-lOmin，取出洗净，晾干。本发明还包括以下步骤 将电致化学发光传感器放置2h后使用。本发明所述使用纳米材料可以为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或者石墨烯。本发明所述为CdTe量子点溶液、CdSe量子点溶液。本发明所述识别体为对磺酸基杯[4]芳烃、4-叔丁基杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯 [8]芳烃磺酸钠、对-二甲氨甲基-杯[8]芳烃、α、β、Y-环糊精。一种检测痕量农药残留物的方法，其特征是包括如下步骤将按上述任意一种方法制得的电致化学发光传感器配合电致化学发光仪，对环境、食品样品中的农药残留物进 行检测。实施例1 (有机磷类，如敌百虫)—种检测敌百虫的分子印迹膜化学发光传感器制备方法，包括以下步骤(1)选择能与敌百虫作用的识别体对磺酸基杯[4]芳烃；(2)碳纳米管溶液制备在超声搅拌的条件下，将2mg多壁碳纳米管加入到ImL 二 甲基亚砜溶液中，从而获得黑色悬浊液即多壁碳纳米管溶液；(3)取制备好的多壁碳纳米管溶液20 μ L，超声30min，得到均勻分散的多壁碳纳 米管溶液；(4) CdTe量子点溶液制备在N2保护下，将现制得NaHTe为Te前驱体，与CdCl2反 应，巯基乙酸作为稳定剂的条件下，制得水溶性CdTe量子点溶液；(5)取制备好的CdTe溶液20 μ 1，超声20min，得到均勻分散的CdTe量子点溶液；(6)工作电极选用玻璃碳电极，将工作电极表面用0.05 μ m的氧化铝粉打磨，超声 波清洗，再分别用lmol/L HNO3, lmol/L NaOH清洗，然后用二次水彻底清洗数次，吹干，保证 电极表面光亮无杂质；(7)将玻璃碳电极表面浸泡在多壁碳纳米管溶液中5min，然后将电极取出在室温 下干燥lOmin，再在玻璃碳电极表面上滴加5 μ L制备CdTe量子点溶液，晾干，浸泡在对磺酸 基杯[4]芳烃溶液中5分钟，取出晾干，在室温下干燥lOmin。将玻璃碳电极保存在4°C的 冰箱中，当电极用二次水彻底清洗以后，制备成功电致化学发光传感器。将制得敌百虫电致化学发光传感器配合电致化学发光仪，对环境、食品样品提取 液中的敌百虫进行检测，结果见表1。利用上述同样方法，但电化学传感器表面未加量子点 CdTe溶液，制备敌百虫电化学传感器，连接电化学工作站，对环境、食品样品提取液中的敌 百虫分子进行实际检测，结果见表1。表1本发明敌百虫电致化学发光传感器与普通敌百虫电化学传感器检测效果对 比
权利要求
一种检测痕量农药残留物的电致化学发光传感器的制备方法，其特征是包括以下步骤1.1选择能识别农药残留物识别体；1.2利用纳米材料，按照现有方法制备出纳米材料；1.3制备出量子点材料溶液；1.4利用电极表面修饰技术，将石墨烯或纳米管和量子点修饰到传感器电极表面上。
2.根据权利要求1所述电极制备方法，其特征是所述纳米或者石墨烯和量子点及农药 识别体修饰到传感器电极表面包括以下步骤2. 1将工作电极表面用0. 05 ym的氧化铝粉打磨，超声波清洗，再分别用lmol/L HN03, lmol/L NaOH清洗，然后用二次水彻底清洗数次，吹干；2. 2将制备的纳米溶液超声处理3-lOmin，得到分散的纳米溶液；2. 3将工作电极表面浸泡于分散的纳米溶液中5-10分钟，取出晾干；2. 4将制备出的量子点超声分散10-40min，得到分散的量子点溶液；2. 5将步骤2. 3处理过的电极上滴加步骤2. 4制得量子点溶液；2.6将步骤2. 5中晾干的工作电极再浸泡于识别体溶液中5-10分钟，然后用二次水彻 底清洗数次，吹干。
3.根据权利要求1所述电极制备方法，其特征是所述纳米材料溶液为纳米管、石墨烯。
4.根据权利要求1所述电极制备方法，其特征是所述量子点为CdTe、CdSe。
5.根据权利要求4所述的电极制备方法，其特征是所述CdTe量子点溶液采用以下步 骤制成在N2保护下，将现制得NaHTe为Te前驱体，与CdCl2反应，巯基乙酸作为稳定剂的 条件下，制得水溶性CdTe量子点溶液。
6.根据权利要求4所述的电极制备方法，其特征是所述CdSe量子点溶液采用以下步 骤制成Se粉溶于三辛基磷(TOP)中值得Se前躯体，CdO溶于油酸、十八烯中通氩气加热， 制得油相CdSe加入水相，制得水溶性CdSe量子点溶液。
7.根据权利要求1所述电极制备方法，其特征是所述农药识别体为对磺酸基杯[4] 芳烃、4-叔丁基杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯[8]芳烃磺酸钠、对-二甲氨甲基-杯[8]芳 烃、a、日、环糊精；纳米材料为纳米管、石墨烯；量子点为CdTe、CdSe。
8.—种检测痕量农药残留物的方法，其特征是包括如下步骤将权利要求1所述的电 致化学发光传感器配合电致化学发光仪，用于对环境、食品样品中的农药残留物的检测。
全文摘要
本发明公开了一种检测农药残留物的电致化学发光传感器及检测农药残留物的方法。电极制备方法(示意图见附图)，包括以下步骤选择农药残留物的识别体；制备量子点及按照文献制备石墨烯纳米材料；利用电极表面修饰技术，将纳米材料和量子点及识别体修饰到传感器电极表面上。一种检测痕量农药残留物的方法，包括如下步骤将修饰好的电极连接到电致化学发光仪，对样品提取液中的农药残留物进行检测。本发明的电极的特异性强，灵敏度高，可以达到ng级；完成一个基本检测过程仅需3-5分钟的时间；成本低。电极检测农药残留物方法，操作快速简单，反应及结果均由仪器自动完成和记录。
文档编号G01N21/76GK101995402SQ20101050759
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者万夫伟, 于京华, 卢娟娟, 张萌, 杨萍, 王寿梅, 王少伟, 葛慎光, 葛磊, 藏德进, 赵珮妮, 闫纪宪, 颜梅, 高伟强, 黄加栋 申请人:济南大学