持久性有机污染物的表面增强拉曼光谱与电化学免疫分析

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随着科学技术的飞速发展,工业生产活动中释放的持久性有机污染物(PersistentOrganic Pollutants,POPs)日益增多,对生态环境和人体健康构成了严重威胁,使其成为一个备受各界关注的全球性环境问题。目前各种POPs的监测工作主要基于气/液相色谱和色质联用技术等大型仪器分析方法,但成本高、耗时长、实验环境要求苛刻等缺点使这些方法不能满足大批量样品实时快速分析的要求。因此,发展针对POPs的快速筛查技术具有十分重要的意义。表面增强拉曼光谱分析法与电化学免疫分析法都是灵敏度很高的检测手段,是近年来发展迅速并极具应用潜力的新型分析技术。本论文分别采用表面增强拉曼光谱分析法,酶标型与非酶标型电化学免疫分析法,建立了针对芘(Pyrene)、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯(TBC)和八氯苯乙烯(OCS)等三种典型POPs的新型快速分析方法,为POPs的分析检测提供了新的思路。具体研究内容如下:(1)基于自组装技术构建多层银纳米/壳聚糖基底用于芘的表面增强拉曼光谱检测:通过银纳米颗粒表面包裹的电负性物质使其与壳聚糖分子进行多次自组装,在二氧化钛纳米管底板上构建了以壳聚糖为骨架,银纳米颗粒为拉曼增强源的SERS活性基底。利用壳聚糖本身的富集效果,使目标待测分子被基底吸附、富集,贴近银纳米颗粒间形成的拉曼热点,产生SERS效应,实现对芘的定性定量分析,其检测的线性范围为0.05μM到10μM,检测下限约为0.01μM,与传统分析方法检测限相当。此方法对实际样品加标回收率的测定结果良好,表明该基底为芘的检测提供了一个新的平台。(2)构建高灵敏度的酶标型电化学免疫传感器用于TBC的快速检测:利用本实验室首次获得的TBC抗体,以壳聚糖膜为基底,辣根过氧化氢酶为标记构建了针对TBC选择性定量分析的电化学免疫传感器。基于一种竞争型免疫分析模式,通过监测加入的过氧化氢对底物对苯二酚的一系列反应引起循环伏安曲线的电流变化,我们成功的检测了样品中的痕量TBC,检测下限约为8.6nM,与传统分析方法检测限相当。此电化学传感器不仅选择性优异,而且展现了较高的灵敏度与准确度并拥有良好的耐储存性,在监测实际样品中TBC的污染等级方面有着良好的应用前景。(3)构建金纳米标记的电化学免疫传感器用于OCS的分析检测:以一种间接型竞争性免疫反应的原理为基础,利用本实验室首次获得的OCS抗体构建了针对OCS选择性定量分析的非酶标型电化学免疫传感器。将两种不同粒径的金纳米引入到传感器构建当中,其中,大粒径的金纳米颗粒(AuNPs)作为电化学分析的标记物产生电信号,而小粒径的金纳米溶胶(nano-Au)作为基底的组成材料之一,大幅提高了OCS抗体的固定数量,放大了该信号。通过此策略直接检测被捕获于电极表面的半抗原修饰的AuNPs数量以表征目标物OCS分子的浓度,我们获得了比传统分析方法更低的检测下限,约为0.4nM。此分析方法拥有较高的灵敏度、精确度与优异的选择性、耐储存性,在检测环境样品时的准确性令人满意。
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