基本信息
- 项目名称：
- 基于新型靶标酶界面的农药分子识别与检测
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 乙酰胆碱酯酶活性的抑制程度可以作为有机磷农药的生物标志物。在此理论的基础上，我们小组成员通过构建出不同的新型靶标酶界面研制出两种不同的生物传感器体系用于有机磷农药的检测。试验中我们运用循环伏安法，电化学交流阻抗法和扫描电镜法对界面进行了及时有效的表征，得到了较好的结果。制得的农药生物传感器用于有机磷农药的检测，表现出检出限低，稳定性好，成本低廉等优点，从而为有机磷农药的快速检测提供了一套经济实用的检测手段。
- 详细介绍：
- 有机磷（OP）农药以其高效、施用方法简单、应用范围广和能够满足农业生产效应等优点，而被广泛应用了70多年 。然而它的高毒性严重威胁着动植物、人类和生态环境，特别是在长期非规范性的使用下，情况更加严峻。所以开发一种快速、灵敏、经济的方法来检测威胁生物体的有机磷农药，已经成为当代研究热点。 有机磷农药的高毒性来自于他们可以特异性和不可逆地抑制对中枢神经系统至关重要的乙...(查看更多)
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 有机磷农药显著抑制乙酰胆碱酯酶活性，其浓度和酶活性抑制程度在一定范围内线性相关。在此理论基础上我们提出了一套新的生物传感器的构建体系。具体方法是：将酶固定于电极上制得的生物传感器与底物作用可得到标准峰电流值，当向底物中加入有机磷农药后，由于农药会抑制酶活性，测得的峰电流会减小。峰电流值的变化反映出酶活性的抑制程度，根据酶活性抑制程度与有机农药浓度之间的线性关系，便能够测得有机磷农药的浓度。
科学性、先进性及独特之处
- 利用乙酰胆碱酯酶活性的抑制程度作为有机磷农药的生物标志物，我们构建了对农药分子具有选择性识别和信号放大功能的新型靶标酶界面。它具有特异性识别氯化乙酰硫代胆碱的乙酰胆碱酯酶，和将化学信号转换成电信号的传导的换能器，提高了对微弱分子识别信号的响应能力。这种设计成功地用于对有机磷农药大的浓度范围的测量，极大地简化了农药的检测设备。
应用价值和现实意义
- 随着社会的进步，开发高效低毒低残留的新型农药已是势在必行，但是在目前的社会背景下，对于农药残留的检测对于保障食品安全和环境保护方面有着十分重要的意义。在传统生物传感器的基础上，我们提出了两套新颖的设计思路，构建出一套更加灵敏，易于操作而又低成本的新型乙酰胆碱酯酶生物传感器，对于生物传感器的理论研究有着独特的意义。它在农药分析和环境监测中具有潜在的应用价值。
学术论文摘要
- 1.文中构建了一种灵敏、快速、经济和稳定的生物传感器来检测有机磷农药，它是用聚苯胺-多壁碳纳米管复合材料固定乙酰胆碱酯酶制成的。在优化条件下，久效磷浓度测定在两个范围内，从1到10 ng/mL和0.5至5μg/ml，相关系数分别为0.9961和0.9996，检出限为0.3ng/mL。构建的生物传感器具有突出的特点和性能，如良好的精密度、重现性、稳定性和准确性、反应快速和检出限低等...(查看更多)
获奖情况
- 获得湖北省第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
鉴定结果
参考文献
- 1.FRR Teles, LP Fonseca, Applications of polymers for biomolecule immobilization in electrochemical biosensors,, Materials Science and Engineering C. 2008, 28,1530–1543. 2.PJ Halling, RV Ulij...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 靶标与其抑制剂的分子识别过程研究是新农药创制的难点。理想的农药应能有效地防治病虫草害，而不伤害人、畜、禽及其它农产品。随着社会和环境对农药安全性要求的提高，开发高效、低毒、高选择性农药品种显得尤为重要。研究农药分子与其作用靶标之间的相互识别规律对农药分子的合理设计与新型农药的筛选具有重要意义，也是新农药创制过程中最核心的科学问题。农药生物活性的发挥是一个十分复杂的过程，包...(查看更多)
