生物传感器在有机磷农药检测中的应用

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# m3 ]( I" P, @9 i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
; w' @7 W2 V6 _7 {: t5 y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
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。

9 n) V+ I3 @( E5 O0引言
' J) Z. ^9 W$ ?4 r5 D% C6 ?& n, j) ]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
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，
" c! g" L7 W( H! d可以有选择地测量另一方。生物传感器按不同分子
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
+ @* k. O: U' U7 i理信号如电、光等，从而实现对特定底物的快速检
3 m/ R+ i( ^  q; H2 e* e测⋯。生物传感器按不同的转换器分为电化学生
# U4 a! ^0 }& K' ?, b" U; I物传感器、光学生物传感器、热敏电阻生物传感器、
- l  o1 z' U1 n9 j0 o压电晶体生物传感器等。酶传感器是生物传感器的
% ^& V. `  |3 V# N- b主要部分。生物传感器又是一个多学科交叉的高技
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
是生物传感器的一个类别，而酶电极是酶传感器的
/ W, g& U1 `) j6 W3 ]6 G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
4 h7 e" x; A3 U1 p, u6 W快，操作简便的特点，能快速测定试液中某一化合物
8 Y# f& D6 _, U" q% ~: ~. y9 }- D# R的浓度。电流型有机磷农药酶传感器利用酶催化反
- F0 [/ D% S" ^2 z  C: h应的放大效应，具有高灵敏度。
1检测原理
生物传感器中的一种——酶电极是酶抑制原理
7 K' P- h6 n- a+ F, _* N: n. E0 I- [' s的一种典型应用。酶抑制原理主要是底物在酶催化
# K# }: a& a  K8 k: d  P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
; P0 b# z+ F3 v1 |$ U7 m5 v农药后，酶的活性被抑制，使信号电流减小。通过比
较酶抑制前后的电信号大小，对有机磷农药进行定
量测定。酶抑制法是利用有机鳞与氨基甲酸酯类农
: _/ V0 L- @) i* c4 ~# _; x药可特异性的抑制昆虫中枢和周围神经系统中乙酰
& j' n' t$ y# v- J; }6 i7 b; `5 j胆碱脂酶(Ache)的活性，破坏神经的正常传导，使
2 l2 Q6 ~5 ?" O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
以判断出样品中含有有机磷农药的情况。乙酰胆碱
(Ach)在乙酰胆碱酯酶Ache(acetyl cholinesterase)
% t( _% y8 G/ R6 T9 U8 X! x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