生物传感器在有机磷农药检测中的应用

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6 j0 D/ l/ K( H* Y& l4 `摘要：采用生物传感器、ARM单片机结合微弱信号检测技术的方式，设计了基于酶电极的有机
磷农药检测系统。该系统可以检测被测溶液中有机磷农药的残留量。通过RS232与上位机进行
$ l5 O) F4 }8 E通讯，上位机对接收到的数据进行存储、分析，并绘制出相应的图形。

0引言
; T; B* q2 d) E- n' C) I( b9 N6 x7 n生物传感器就是由固定化的生物材料(酶、抗
体、微生物等生物活性物质)与适当的转换器件密
7 b% R1 [' F$ l1 F& L7 e# F' R9 g切接触而构成的分析系统。它利用生物活性物质的
亲和性，如酶一底物、酶一辅基等的分子识别功能，
可以有选择地测量另一方。生物传感器按不同分子
' K* ]7 n% S; z# h" J8 F识别元件可分为酶传感器、免疫传感器、DNA生物
传感器等。转换器件可将生化信号转换成定量的物
) b/ `3 S% G, y$ S% e理信号如电、光等，从而实现对特定底物的快速检
测⋯。生物传感器按不同的转换器分为电化学生
5 q+ Y1 |1 |  X5 m  h. Z0 A% O4 u! R8 w物传感器、光学生物传感器、热敏电阻生物传感器、
压电晶体生物传感器等。酶传感器是生物传感器的
主要部分。生物传感器又是一个多学科交叉的高技
6 s" U' x0 N, W术领域。
由于生物传感器中的敏感材料来源于生物体，
是一种高效简洁的有机磷残留检测技术。酶传感器
8 v  V- C* a: Z9 R: X2 L. ~; ?. g是生物传感器的一个类别，而酶电极是酶传感器的
, I+ O$ s5 g9 A一种，它是应用固定化酶作为酶元件的电化学传感

器，由固定化酶与电化学电极组合而成，因而具有酶
的分子识别和选择催化功能，又有电化学电极响应
快，操作简便的特点，能快速测定试液中某一化合物
的浓度。电流型有机磷农药酶传感器利用酶催化反
应的放大效应，具有高灵敏度。
4 _" [5 M( w2 p9 f0 X* b1检测原理
0 }) o3 G* i; k生物传感器中的一种——酶电极是酶抑制原理
" v( J+ E- H4 R% v: T* S, `的一种典型应用。酶抑制原理主要是底物在酶催化
下水解，生成具有电化学特性的基团，该基团在电极
上发生氧化还原反应，产生电流信号。加入有机磷
  G1 a1 h7 S: @* e9 q( l农药后，酶的活性被抑制，使信号电流减小。通过比
8 F% ~  F1 ]- d8 j- |较酶抑制前后的电信号大小，对有机磷农药进行定
/ I/ b4 B0 Q; g: n9 A量测定。酶抑制法是利用有机鳞与氨基甲酸酯类农
3 t" U6 `6 n& d* _3 z5 h! I; M9 u药可特异性的抑制昆虫中枢和周围神经系统中乙酰
胆碱脂酶(Ache)的活性，破坏神经的正常传导，使
昆虫致死这一毒学原理【2 J。将乙酰胆碱脂酶与样
品反应，根据乙酰胆碱脂酶活性受到抑制的情况，可
# o2 B2 U4 `9 J( K, `" r! l以判断出样品中含有有机磷农药的情况。乙酰胆碱
4 ~1 p; e7 ~' z( ^+ {  K- q(Ach)在乙酰胆碱酯酶Ache(acetyl cholinesterase)
的催化下可以分解为乙酸和胆碱。



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单片机可以对酶电极的有机磷农药进行检测，厉害了我的国