杀虫剂探针
一种使用植物酯酶和纳米材料制成的生物传感器可以更加廉价地检测有毒的杀虫剂
引自：J. Ag. Food Chem.
研究者构建了一种模型生物传感器，可以更廉价地检测出食品或环境中的常见有毒杀虫剂（J. Ag. Food Chem., DOI: 10.1021/acs.jafc.5b03971）。有机磷酸脂杀虫剂占全世界农用杀虫剂的近40%，有极强的神经毒性。科学家正在研发高灵敏度且便携的生物传感器，用以检测管理部门规定的杀虫剂含量下限或揭露违法使用管制药品的行为。
有机磷酸脂通过抑制乙酰胆碱酯酶毒害人类，目前许多生物传感器都能检测这一反应。但是这种酶必须从动物组织中提取，因而特别昂贵。有些研究者就想用更便宜的植物酯酶代替。重庆大学（Chongqing University）的Changjun Hou和康涅狄格大学（University of Connecticut）的Yu Lei及合作者设计了一种基于植物酯酶的有机磷脂生物传感器，其中引入了乙酰胆碱酯酶生物传感器中的纳米材料，以提高性能（Anal. Chem. 2012, DOI:10.1021/ac300545p）。新传感器用金纳米颗粒减慢电子传递，用石墨烯纳米薄层提高导电性，用脱乙酰壳多糖，一种虾壳虫壳里的亲水性多糖，来稳定酶。
制作这种生物传感器，首先要准备金纳米颗粒和石墨烯薄层的溶液，将它们沉积在玻碳电极上。然后从小麦粉中提取纯化植物酯酶，与脱乙酰壳多糖混合。他们将植物酯酶和脱乙酰壳多糖的溶液滴在纳米材料表面，挥发干。当该系统放在乙酸-1-萘酯缓冲溶液中时，植物酯酶会水解这种酯，产生电活性物质1-萘酚。有机磷脂杀虫剂能阻断这一反应，因此研究者可以通过监测电极上电化学电流的减少测定溶液中有机磷脂的浓度。
该团队用这种生物传感器测试了浓度达500 ppb的甲基对硫磷和马拉息昂这两种有机磷脂杀虫剂的浓度。对这两种杀虫剂，它的检测限分别是50 ppt和0.5 ppb，与大部分乙酰胆碱酯酶方法相当或更低，并且低于EPA规定的杀虫剂最高浓度（甲基对硫磷为2 ppb）。它还具有更精确的定量水平，在胡萝卜和苹果的碾碎样品中平均误差只有4%。
纽约宾汉姆顿大学（Binghamton University, SUNY）的Omowunmi A. Sadik是一名致力于发展环境生物传感器的化学家，她认为该团队的创意并不新鲜，但在食品分析中很有前景。她补充道美国国家卫生基金会（NSF）和美国农业部（USDA）都很需要更便宜的食品安全检测方法。由于有机磷脂化合物是神经毒剂，这种检测方法还能用于国防。不过，她还是指出原型机必须更便携更强大，以便在复杂的真实环境中使用，而且使用纳米材料会提高它的成本。
Lei表示团队希望发展一种类似于血糖仪，使用试纸和简单的电化学读卡器的便携装置。
http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/12/Potentially-Cheaper-Way-Test-Food.html
翻译：颜磊
审稿：冯薇
留言