[发明专利]一种基于纳米酶的3D打印比色装置快速检测有机磷农药的方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米酶的3D打印比色装置快速检测有机磷农药的方法。本发明合成了一种具有类过氧化物酶（POD）性质的Cu‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;纳米材料，并与乙酰胆碱酯酶和胆碱氧化酶共同构建了一个冻干生物胶囊。乙酰胆碱可以与乙酰胆碱酯酶和胆碱氧化酶反应生成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;，Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;在Cu‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;的催化下可以氧化3,3,5,5‑四甲基联苯胺（TMB），使溶液变蓝。对氧磷存在会抑制乙酰胆碱酯酶的活性，进而抑制颜色的变化。使用基于智能手机的3D打印比色装置记录彩色数字图像并转化为灰度值，通过灰度值强度得出对氧磷农药浓度。本发明简化了检测方法，降低了有机磷农药对氧磷的检测成本，无需借助精密昂贵的仪器,没有复杂繁琐的实验过程。本发明具有生产成本低、检测简便快速、选择性和稳定性好等优点。

本发明涉及使用一种基于纳米酶的3D打印比色装置快速检测有机磷农药的方法，属于比色分析技术领域。

背景技术

有机磷农药(OPs)经常被用于水果和蔬菜等农业生产中的害虫防治和作物管理。虽然广泛使用有机磷农药带来了巨大的经济效益，但一些过量使用和不当处置行为使得有机磷农药随生物链在人体内蓄积，引起严重的疾病，如中枢神经系统紊乱、糖尿病和帕金森症等。目前，多种大型仪器被用来测量有机磷农药，包括气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)和液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)。这些仪器具有良好的敏感性和可靠性，然而它们的应用和普及受到成本高、耗时长和操作复杂等因素限制，尤其不适用于现场检测。一些新型的有机磷农药检测技术由于准确性高、便携性好正被研究者青睐，如电泳法，酶联免疫法，适配体传感器法和酶生物传感器法。其中，以乙酰胆碱酯酶作为酶探针的酶生物传感器法技术相对成熟，已成为有机磷农药分析方法中的一大热点。基于乙酰胆碱酯酶(AChE)、胆碱氧化酶(ChO)、过氧化物酶的级联催化体系对有机磷农药的灵敏度高、特异性强。然而，酶生物传感器中的天然酶具有价格昂贵、难以提取、易失活等固有缺点。另一方面，酶生物传感器大多需要复杂的移液步骤，苛刻的保存条件，不利于对现场食品和环境中的有机磷农药残留检测。

发明内容

本发明的目的是构建一种基于纳米酶的3D打印比色装置快速检测有机磷农药的方法。该方法可以解决上述缺陷，为对氧磷农药(PA)的检测提供一种新思路。本发明的技术方案如下：

一种基于纳米酶的3D打印比色装置快速检测有机磷农药的方法，包括：

步骤一、将乙酰胆碱酯酶、胆碱氧化酶、氯化乙酰胆碱(ACh)、乙酸盐缓冲液、Cu-C₃N₄、3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)分别冷冻干燥在透明胶囊体、红色胶囊帽、黄色胶囊帽中，制备成检测对氧磷农药的冻干生物胶囊。

步骤二、将对氧磷农药滴加到透明胶囊体中。孵育12min后，将红色胶囊帽盖在透明胶囊体上，然后孵育30min。30min后，移除红色胶囊帽，将黄色胶囊帽盖在透明胶囊体上。等待10min后，移除黄色胶囊帽。

步骤三、将反应后的透明胶囊体放入3D打印比色装置中，在内置LED光源照射条件下，拍摄透明胶囊体中溶液的彩色数字图像，并计算出对应的灰度值。最后通过灰度值与对氧磷农药浓度之间的线性关系得出检测溶液中对氧磷农药含量。