生物传感器在有机磷农药检测中的应用

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5 n, R2 O/ S, n9 W9 r+ v) z- L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
7 z5 a& U4 m) }6 _7 s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。

) O: Z9 O# B3 a/ j, k* C5 Y' j) N0引言
生物传感器就是由固定化的生物材料(酶、抗
- R/ a/ x# ^0 ]" u3 `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，
* Z* g& C# t" r( B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
" p# g9 E& \- w9 ]( ~( F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
物传感器、光学生物传感器、热敏电阻生物传感器、
0 h* n& F; I! }9 [: i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
7 ^  {3 T; X( X. r# v/ c4 \( B+ y8 n术领域。
" O# U* k) t2 N7 J+ v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
一种，它是应用固定化酶作为酶元件的电化学传感
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器，由固定化酶与电化学电极组合而成，因而具有酶
/ W$ [" u7 b6 P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
' \6 h) s; d6 C7 K  y  c. i应的放大效应，具有高灵敏度。
! N4 k1 i' Z; B1检测原理
) P4 P$ o" m9 x# Z- }生物传感器中的一种——酶电极是酶抑制原理
* V+ o, `  a6 D8 n  S6 k/ [* q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
1 g. d! c% `$ H8 Y5 g, D9 ^! i6 a7 v* y上发生氧化还原反应，产生电流信号。加入有机磷
农药后，酶的活性被抑制，使信号电流减小。通过比
. k) @! _% f+ ~/ {# @* s, e) e8 i较酶抑制前后的电信号大小，对有机磷农药进行定
, i$ t5 K/ _6 o1 ~量测定。酶抑制法是利用有机鳞与氨基甲酸酯类农
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
/ p2 X$ @7 q+ [) A- f: G3 k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)
. q8 ~# g3 g0 a% i# U' U. C. z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