基于谷胱甘肽金簇和银离子传感系统的农药秋兰姆浓度检测试纸及其制备方法与流程

本发明属于生物传感器技术领域，具体涉及一种基于谷胱甘肽金簇(gsh-auncs)和银离子传感系统的农药秋兰姆(thiram)浓度检测试纸及其制备方法。

背景技术：

农药对于现代农业是非常重要的，因为农药可以有效的控制致使农作物生产巨大损失的害虫的生存率。根据之前的数据调查，使用杀虫剂之后可以保证增加全球三分之一的农作物产量。然而，农药的滥用和不当的处理使其渗入土壤、大气循环和水循环，导致水果、蔬菜等农作物中的有毒农药残留，进一步对生态系统乃至人类健康造成严重威胁。因此，发展出方便可靠的检测农药残留的传感器，以保证食品安全与人们健康，是如今对于人类社会发展的重要保证。

由于先进传感材料的发展和传感策略的创新，农药检测的各类传感检测方法都已经被报道过，包括电化学分析法、酶联免疫吸附方法、高效液相/气相色谱、质谱法。这些方法虽然已经渐渐成熟，但通常需要使用大型昂贵的实验设备，需要在设备精良的实验室中进行长期的准备和费力的合成程序，无法很好的满足现场检测和简化实验的需要，目前，基于荧光的传感器由于其较高的稳定性和检测的灵敏性而越来越受欢迎。荧光传感器在生物成像、医疗诊断、环境监测等诸多领域具有无与伦比的优势，我们小组之前在酶介导的平台上，农药作为相应酶的抑制剂或底物，从而导致输出荧光信号的切换。尽管基于酶的方法具有很好的敏感性，但由于酶在高温和强酸/强碱条件下稳定性差，限制了酶的广泛应用。由于基于酶的传感器的局限性，本研究主要关注无酶平台的开发和农药现场检测。

具有独特属性的新兴发展和创新的贵金属材料是处于迅速发展的纳米技术的前沿材料,近年来引起了越来越多的兴趣。由于纳米团簇体积小，具有不连续的电子能级，因而显示出明显的分子状、光学吸收和发射特性和催化活性。贵金属纳米团簇因其不需要有毒有机溶剂合成、低毒性、良好的水溶性和良好的生物相容性已被用来搭建化学和生物传感器。我们正是利用谷胱甘肽(gsh)作为模板和稳定剂一步合成了谷胱甘肽金簇(gsh-auncs)荧光探针，来对农药秋兰姆进行浓度检测。其快速合成、稳定性好、高亲水性等特点，其更适合应用于快速检测试纸的研究。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的测试时间较长、误差较大、测试方法繁琐以及检测灵敏度较低等问题，提供一种基于gsh-auncs和ag⁺传感系统的农药秋兰姆(thiram)的浓度检测试纸。该试纸可以简便、快速、高灵敏地检测thiram的浓度。本发明所述的基于gsh-auncs和ag⁺传感系统的thiram的浓度检测试纸的机理是基于gsh-auncs和ag⁺的聚集诱导发射增强效应，浸泡有gsh-auncs和ag⁺混合液的试纸在紫外灯下显示出明亮的粉黄色，而在滴加不同浓度的thiram溶液之后，由于thiram和ag⁺的特异性结合，会阻碍ag⁺和gsh-auncs的聚集诱导增强，荧光强度会被thiram猝灭，从而产生不同程度的荧光强度变化，试纸会逐渐变成蓝色(如图2所示)。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

本发明所述的一种基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的农药秋兰姆浓度的检测试纸条的制备方法，其步骤如下：

(1)在30℃～40℃的水浴锅中，将15～25mmoll^-1浓度的haucl4水溶液与去离子水按照1：8～9的溶液体积比例混合后不断搅拌，该混合溶液在搅拌过程中不断滴加90～110mmoll^-1浓度的谷胱甘肽(gsh)水溶液，谷胱甘肽(gsh)水溶液与混合溶液的体积比例为1：20～30；加入谷胱甘肽(gsh)水溶液再继续搅拌5～10分钟后将反应体系加热到60～80℃，继续反应20～30个小时后取出反应溶液放在透析袋(截留分子量1kda)中透析10～15小时，将透析袋内得到的gsh-auncs溶液放入冰箱4℃下以备使用；

(2)将剪好的试纸(杭州富阳特种纸业有限公司，规格为0.6cm*0.6cm)浸入到含有步骤(1)所述gsh-auncs溶液、200～300μmoll^-1agno3溶液的混合溶液中，在该混合溶液(gsh-auncs和agno3的溶液体积用量比例为1：3～4，混合反应5～10分钟)中浸润10～15小时，然后将试纸条取出后干燥，从而得到基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度检测试纸。

上述试纸在紫外灯下呈现明亮的粉黄色，向上述试纸上滴加80～120μl不同浓度的thiram，试纸上的增强荧光系统被猝灭，即可观察到随着thiram浓度的增加，试纸条颜色逐渐由粉黄色变为蓝色。

本发明具有以下特点：

(1)本发明制备的基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度的检测试纸具有易于制备、方便观察等优点，利用其稳定性可对thiram进行定性分析。

(2)本发明所应用的试纸具备构建过程简便、易于操作、响应速度快、成本低等优点。同时基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度的检测方法被用于构建纸基传感器，实现对thiram进行现场手持化检测。

本发明基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度的检测试纸在构建便携式微型诊断设备以实现即时检验(poct)方面具有巨大的潜力。

附图说明

图1：基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度检测试纸的机理示意图。(gsh-auncs的荧光强度会随着ag⁺的加入所产生的聚集诱导增强效应而显著增强，在紫外灯下试纸上产生较为强烈的粉黄光，而农药thiram会和ag⁺产生特异性结合从而使得聚集诱导增强效应减弱，荧光猝灭，在紫外灯下试纸为蓝色)

图2：为实施例2所述的试纸制作后的颜色变化示意图(a)及实施例3中试纸对于不同浓度thiram浓度检测结果示意图(b)。

如图2所示，实施例2所述的试纸制作后的颜色(a)(试纸在紫外灯下颜色为明亮的粉黄色)及实施例3中试纸对于不同浓度thiram浓度检测结果示意图(b)(试纸在不同浓度thiram的溶液滴加后，明亮的粉黄色会渐渐被猝灭为蓝色，thiram浓度越大，猝灭情况越明显)。

图3：为色相值与thiram浓度关系的柱状图a以及色相值与thiram浓度之间的线性关系图b。

如图3所示，通过imagej软件数字化处理试纸颜色变化图得到色相值与thiram浓度关系的柱状图a。色相值与thiram浓度之间的线性关系图b。

具体实施方式

实施例1：gsh-auncs的合成

在36℃的水浴锅中，将20mmoll^-1浓度的haucl4水溶液与去离子水按照1：9的溶液体积比例混合后不断搅拌，在该混合溶液在搅拌过程中不断滴加100mmoll^-1浓度的谷胱甘肽(gsh)水溶液，gsh水溶液与混合溶液的体积比例为1：27；加入gsh溶液后继续搅拌5分钟后将温度加热到70℃，继续反应24小时后取出混合溶液放在透析袋(截留分子量1kda)中透析12小时，取出透析袋内的gsh-auncs溶液放入冰箱4℃下以备使用。

实施例2：试纸条的制作

将试纸(杭州富阳特种纸业有限公司，规格为0.6cm*0.6cm)浸入到含有gsh-auncs溶液、250μmoll^-1agno3(gsh-auncs和agno3的溶液体积用量比例为1：4，于2ml离心管中混合后静置反应5分钟)的混合溶液中，在该混合溶液中浸润12小时，然后将试纸取出后干燥，从而得到基于gsh-auncs/ag⁺传感系统的thiram浓度检测试纸。试纸颜色如图2(a)所示。

实施例3：试纸对thiram浓度检测的应用

基于gsh-auncs、ag⁺系统的试纸在紫外灯下呈现明亮的粉黄色，向上述试纸上滴加100μl不同浓度的thiram(2.5、5、7.5、10、15μgml^-1)，试纸上的聚集增强荧光系统被猝灭，即可观察到随着thiram浓度的增加，试纸颜色逐渐由粉黄色变为蓝色。试纸的显色变化如图2(b)所示。通过颜色的变化可以定性的检测thiram的浓度。通过imagej软件数字化处理之后得到的色相值与thiram浓度关系的柱状图a，色相值与thiram浓度关系的线性图b，可以定量的检测thiram浓度。