针对当前农药类环境污染物分析检测方法中存在的使用仪器昂贵、处理过程繁琐费时、不适宜户外现场检测等缺点,本项目拟发展一类方便、高选择的环境分析新方法。依据典型有机磷类农药污染物的毒理学作用机理,利用农药分子与靶向生物分子的特异性作用方式(抑制乙酰胆碱酶的催化活性、在DNA损伤中的直接相互作用等)和纳米材料的独特性能(金纳米粒子的可见光强吸收和近场增强、CdTe量子点的荧光和电致化学发光等)构筑复合型的生物纳米探针,通过合适识别分子(酶、DNA、底物等)、纳米材料(金属或半导体)及其修饰方式(静电或共价连接)的选择,不同光学检测模式的条件优化等研究,建立针对农药类环境污染物高灵敏、高选择性的环境分析新方法,为进一步发展针对农药类污染物的新一代户外、现场型环境检测技术提供前期的理论和实验支持。
针对当前农药类环境污染物分析检测方法中存在的使用仪器昂贵、处理过程繁琐费时、不适宜户外现场检测等缺点,借助于金纳米粒子特有的光学性能(尤其是较高的摩尔消光系数)建立简单、可视化分析检测新方法具有重要意义。本项目利用环境污染物本身的结构、性能等特征,通过选取特定的识别单元(寡聚核苷酸、三聚氰酸等)及与金纳米粒子的修饰方式(化学链接或物理吸附)制备新型纳米探针,基于金纳米探针聚集反应建立了一系列测定环境污染物的新方法。众所周知,三聚氰胺(MA)和三聚氰酸(CA)可以通过三个氢键形成稳定的复合结构,这种识别作用类似于碱基对之间的互补配对。实验表明胸腺嘧啶T中的亚酰二胺结构可以与三聚氰胺通过三个氢键连接形成MA-T-MA的夹心式结构。基于此原理,我们把HS-T6修饰到金纳米粒子表面制成金纳米探针,并通过改变HS-T6与巯基己醇的比例调控金纳米探针的性能。在上述探针溶液中加入MA后,由于MA与T的相互作用,导致金纳米粒子之间相互连接而聚集,溶液变为紫色,通过溶液在700 nm处吸光度与522 nm处吸光度的比值可以测定MA(浓度范围为12.6-126 ppb)。干扰试验表明牛奶中常见的各种氨基酸、碱基和糖类均对上述检测过程没有影响,该方法具有良好的选择性。用于实际牛奶样品的检测,可以满足国标要求。实验表明CA可以增强金纳米粒子(Au NPs)胶体溶液的稳定性,而当在该体系中加入汞离子(Hg2+)后,由于三聚氰酸的亚酰二胺结构能够和汞离子形成稳定的复合物,降低了CA-Au NPs的稳定性,再加入氯化钠就会导致Au NPs聚集,随着Hg2+的增加聚集程度愈加明显,基于此现象提出了一种简单分光光度法用于汞离子的检测。通过紫外可见光谱、透射电子显微镜等研究了三聚氰酸和汞离子的结合作用以及溶液pH、反应时间、三聚氰酸浓度等的影响,结果表明在pH值为7.4,反应时间为30分钟,三聚氰酸的浓度为5?10-6 mol?L-1时,Pb2+等许多离子没有干扰,测定汞离子的范围为1.6?10-6-16?10-6 mol?L-1,检测限为1.6?10-6 mol?L-1。本方法具有操作简单、无需复杂设备、背景干扰小等特点。在此工作基础上,我们利用三聚氰酸和三聚氰胺与贵金属纳米粒子的作用特点,又相继建立了测定三嗪类农药污染物的新方法。