CN105241882A - 液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，步骤如下：(1)将待检测样品溶解于磷酸缓冲溶液中，制得待检测溶液；(2)向待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，经反应，制得酶抑制溶液；(3)向酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，经反应，制得酶反应溶液；(4)将酶反应溶液滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察。本发明涉及的利用液晶传感器检测液相中有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的方法，具有检测限低，检测仪器易得，检测方法简单、快速、灵敏，试剂消耗少，样品处理时间短等优点，解决了现有检测方法复杂、成本高的问题。

Description

液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用

技术领域

本发明涉及液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，属于酶抑制法检测技术领域。

背景技术

有机磷和氨基甲酸酯化合物能够抑制乙酰胆碱酯酶的活性，使生物体内神经递质乙酰胆碱的含量增多，从而导致生物体病变乃至死亡。基于此作用机理，在农业生产中，有机磷农药和氨基甲酸酯类农药作为杀虫剂被广泛应用。近年来，由于农药的大量不规范使用，其在水体中的残留日益成为公共安全的一大隐患，受到了人们的广泛关注。

已报道的用于检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的方法，例如质谱法、气相色谱、高效液相色谱与质谱或串联质谱连用(参见S.B.Mathewa,A.K.Pillai,V.K.Gupta,SpectrochimicaActaPartA2007,67,1430-1432；N.Amini,M.Shariatgorji,C.Crescenzi,G.Thorsen,Anal.Chem.2010,82,290-296)。但是这些方法需要长时间的样品处理、复杂的实验方法和专业的检测仪器，不适合快速、灵敏、微量的农药检测。在已有的报道中，酶抑制法检测农药的含量，从作用毒理上可以反映农药的存在，直接有效地反映农药的毒性危害。文献报道的采用酶抑制来检测农药的方法，主要有生物表达法(参见S.C.Xu,A.B.Wu,H.D.Chen,Y.Xie,Y.Q.Xu,L.Zhang,J.Li,D.B.Zhang,Biomol.Eng.2007,24,253-261)、荧光法(参见M.Wang,X.Gu,G.Zhang,D.Zhang,D.Zhu,2009,Anal.Chem.81,4444–4449)以及酶传感器法(参见H.Schulze,R.D.Schmid,T.T.Bachmann,Anal.Bioanal.Chem.2002,372,268-272)。该方法可以通过比较未知样本与空白样本的转化率，来判断是否杀虫剂过量而引起对酶活性的抑制，具有高效、样品消耗量少等优势。

近年来，液晶传感器由于其操作简单、反应灵敏、样品消耗量少等优势引发科学家们的广泛关注(参见J.M.Brake,M.K.Daschner,Y.-Y.Luk,N.L.Abbott,2003,Science302,2094-2097)。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用液晶传感器微量、快速、灵敏的检测液相中有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的方法。

本发明的技术方案如下：

液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，步骤如下：

(1)将待检测样品溶解于磷酸缓冲溶液中，制得待检测溶液；

(2)向步骤(1)制得的待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶的加入量为0.005～0.02mg/mL，经反应，制得酶抑制溶液；

(3)向步骤(2)制得的酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，使氯化十四酰胆碱的浓度为0.05～0.2mM，经反应，制得酶反应溶液；

(4)将步骤(3)制得的酶反应溶液滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察，当液晶呈现“马耳他十字”形貌时，待检测样品中有机磷农药≥0.001μg/mL或氨基甲酸酯类农药浓度≥0.0001μg/mL；当液晶呈现“扇形”形貌时，待检测样品中有机磷农药＜0.001μg/mL或氨基甲酸酯类农药浓度＜0.0001μg/mL。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，所述磷酸缓冲液组分如下：

10mM磷酸，138mMNaCl，2.7mMKCl；pH＝7.4。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，待检测溶液中的待检测样品浓度为0.0001～10μg/mL。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，溶解为采用超声波溶解30～40min。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中，反应条件为35～38℃反应10～30min。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中，反应条件为35～38℃反应10～30min。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中，液晶传感器采用如下方法制备：

a、清洗玻璃基底，隔氧干燥后，置于十八烷基三氯硅烷-庚烷溶液中处理20～40min，二氯甲烷冲洗，氮气吹干，制得处理后基底；

b、将步骤a制得的处理后基底的上表面滴加体积分数为0.5～2％的液晶-庚烷溶液，隔氧条件下，待庚烷挥发后，制得液晶传感器。

根据本发明进一步优选的，所述步骤a中的玻璃基底为载玻片。

根据本发明进一步优选的，所述步骤a中的清洗玻璃基底步骤为：先浸泡于载玻片洗液中，70～80℃条件下浸泡30～60min，然后分别采用水、无水乙醇、甲醇各洗涤2～3次。

更优选的，所述的载玻片洗液为“食人鱼”洗液，采用质量浓度98％的浓硫酸和质量浓度30％双氧水按体积比为7:3的比例配制而成。

根据本发明进一步优选的，所述步骤a中的隔氧干燥步骤为：氮气吹干，在100～120℃条件下干燥过夜。

根据本发明进一步优选的，所述步骤a中的十八烷基三氯硅烷-庚烷溶液浓度为1～10mM。

根据本发明进一步优选的，所述步骤b中液晶-庚烷溶液的体积分数为1％。

根据本发明优选的，所述有机磷农药为乐果、甲胺磷、对硫磷和乙酰甲胺磷；所述氨基甲酸酯类农药为仲丁威、速灭威和西维因。

上述试剂如无特殊说明，均为普通市售产品。

本发明的检测原理如下：

本发明通过有机磷农药和/或氨基甲酸酯类农药抑制乙酰胆碱酯酶水解底物氯化十四酰胆碱，从而通过偏光显微镜观察在液晶传感器上的不同观察结果，达到检测样品中是否含有有机磷农药和/或氨基甲酸酯类农药的目的，乙酰胆碱酯酶水解底物氯化十四酰胆碱过程如下：

有益效果

本发明涉及的利用液晶传感器检测液相中有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的方法，具有检测限低，检测仪器易得，检测方法简单、快速、灵敏，试剂消耗少，样品处理时间短等优点，解决了现有检测方法复杂、成本高的问题。

附图说明

图1为利用液晶传感器检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的机理图；

图2为实施例1的检测结果照片；

图中：a、仲丁威浓度为1μg/mL，b、仲丁威浓度为0.1μg/mL，c、仲丁威浓度为0.01μg/mL，d、仲丁威浓度为0.001μg/mL，e、仲丁威浓度为0.0001μg/mL，f、仲丁威浓度为0.00001μg/mL；

图3为磷酸缓冲溶液对比结果照片；

图4为实施例2的检测结果照片；

图中：a、乐果浓度为1μg/mL，b、乐果浓度为0.1μg/mL，c、乐果浓度为0.01μg/mL，d、乐果浓度为0.001μg/mL，e、乐果浓度为0.0001μg/mL。

具体实施方式

下面结合实施例及说明书附图对本发明的技术方案做进一步阐述，但本发明保护范围不限于此。

实施例中的载玻片洗液为“食人鱼”洗液，采用质量浓度98％的浓硫酸和质量浓度30％双氧水按体积比为7:3的比例配制而成；

实施例中的液晶，购自百灵威科技有限公司。

实施例1

液晶传感器采用如下方法制备：

a、将载玻片浸泡于60mL载玻片洗液中，75℃条件下浸泡30min，然后分别采用水、无水乙醇、甲醇各洗涤3次，氮气吹干，在110℃条件下干燥过夜，置于浓度为5mM的十八烷基三氯硅烷-庚烷溶液中处理30min，二氯甲烷冲洗，氮气吹干，制得处理后基底；

b、将步骤a制得的处理后基底的上表面滴加体积分数为1％的液晶-庚烷溶液，隔氧条件下，待庚烷挥发后，制得液晶传感器。

液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，步骤如下：

(1)将仲丁威采用超声波溶解于磷酸缓冲溶液中30～40min，分别配制成浓度为0.00001-1μg/mL的仲丁威浓度梯度溶液；

所述磷酸缓冲液组分如下：10mM磷酸，138mMNaCl，2.7mMKCl；pH＝7.4；

(2)向步骤(1)制得的待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶的加入量为0.01mg/mL，经37℃反应15min，制得酶抑制溶液；

(3)向步骤(2)制得的酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，使氯化十四酰胆碱的浓度为0.1mM，经37℃反应15min，制得酶反应溶液；

(4)将步骤(3)制得的酶反应溶液1μL滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察，结果如图2所示。

采用磷酸缓冲溶液作为空白，按照上述步骤(2)、(3)和(4)依次操作，结果如图3所示。

实施例2

液晶传感器的制备方法如实施例1所述。

液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，步骤如下：

(1)将乐果采用超声波溶解于磷酸缓冲溶液中30～40min，分别配制成浓度为0.00001-1μg/mL的乐果浓度梯度溶液；

所述磷酸缓冲液组分如下：10mM磷酸，138mMNaCl，2.7mMKCl；pH＝7.4；

(2)向步骤(1)制得的待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶的加入量为0.01mg/mL，经37℃反应15min，制得酶抑制溶液；

(3)向步骤(2)制得的酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，使氯化十四酰胆碱的浓度为0.1mM，经37℃反应15min，制得酶反应溶液；

(4)将步骤(3)制得的酶反应溶液1μL滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察，结果如图4所示。

实施例3

液晶传感器的制备方法如实施例1所述。

液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，步骤如下：

(1)将乐果采用超声波溶解于湖水中30～40min，分别配制成浓度为0.00001-1μg/mL的乐果浓度梯度溶液；

(2)向步骤(1)制得的待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶的加入量为0.01mg/mL，经37℃反应15min，制得酶抑制溶液；

(3)向步骤(2)制得的酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，使氯化十四酰胆碱的浓度为0.1mM，经37℃反应15min，制得酶反应溶液；

(4)将步骤(3)制得的酶反应溶液1μL滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察。

此结果表明该液晶传感器能够有效地检测液相中对乙酰胆碱酯酶有抑制作用的有机磷农药和氨基甲酸酯类农药，利用该方法能够快速、灵敏地对水体中的微量农药进行有效检测。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.液晶传感器在检测有机磷农药和氨基甲酸酯类农药中的应用，其特征在于，步骤如下：

(1)将待检测样品溶解于磷酸缓冲溶液中，制得待检测溶液；

(2)向步骤(1)制得的待检测溶液中加入乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶的加入量为0.005～0.02mg/mL，经反应，制得酶抑制溶液；

(3)向步骤(2)制得的酶抑制溶液中加入氯化十四酰胆碱，使氯化十四酰胆碱的浓度为0.05～0.2mM，经反应，制得酶反应溶液；

(4)将步骤(3)制得的酶反应溶液滴于液晶传感器上，使用偏光显微镜进行观察，当液晶呈现“马耳他十字”形貌时，待检测样品中有机磷农药≥0.001μg/mL或氨基甲酸酯类农药浓度≥0.0001μg/mL；当液晶呈现“扇形”形貌时，待检测样品中有机磷农药＜0.001μg/mL或氨基甲酸酯类农药浓度＜0.0001μg/mL。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，所述磷酸缓冲液组分如下：

10mM磷酸，138mMNaCl，2.7mMKCl；pH＝7.4。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，待检测溶液中的待检测样品浓度为0.0001～10μg/mL；

优选的，所述步骤(1)中，溶解为采用超声波溶解30～40min。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤(2)中，反应条件为35～38℃反应10～30min。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤(3)中，反应条件为35～38℃反应10～30min。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤(4)中，液晶传感器采用如下方法制备：

a、清洗玻璃基底，隔氧干燥后，置于十八烷基三氯硅烷-庚烷溶液中处理20～40min，二氯甲烷冲洗，氮气吹干，制得处理后基底；

b、将步骤a制得的处理后基底的上表面滴加体积分数为0.5～2％的液晶-庚烷溶液，隔氧条件下，待庚烷挥发后，制得液晶传感器。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤a中的玻璃基底为载玻片；

优选的，所述步骤a中的清洗玻璃基底步骤为：先浸泡于载玻片洗液中，70～80℃条件下浸泡30～60min，然后分别采用水、无水乙醇、甲醇各洗涤2～3次；

进一步优选的，所述的载玻片洗液为“食人鱼”洗液，采用质量浓度98％的浓硫酸和质量浓度30％双氧水按体积比为7:3的比例配制而成。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤a中的隔氧干燥步骤为：氮气吹干，在100～120℃条件下干燥过夜；

优选的，所述步骤a中的十八烷基三氯硅烷-庚烷溶液浓度为1～10mM。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤b中液晶-庚烷溶液的体积分数为1％。

10.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机磷农药为乐果、甲胺磷、对硫磷和乙酰甲胺磷；所述氨基甲酸酯类农药为仲丁威、速灭威和西维因。