基于脱氧核酶的水中铀酰离子荧光检测方法研究

为了实现对于水中铀酰离子的快速灵敏检测,本研究基于脱氧核酶(DNAzyme)对铀酰离子的高特异识别能力及荧光共振能量转移(FRET)的信号产生原理,建立了铀酰离子的荧光检测方法.结果发现,在铀酰离子存在的条件下,两端分别标记荧光基团和淬灭基团的底物链被标记淬灭基团的酶链特异性切断,释放标记荧光基团的底物链片段,使得体系的荧光信号强度得到提高.通过底物链与酶链的比例、浓度及反应时间的优化,提高了检测方法的灵敏性,结果显示,本方法对于铀酰离子的检测限可达到0.7 nmol·L~(-1)(3S/N),并在4~20 nmol·L~(-1)之间保持良好的线性检测范围,整个检测过程仅需6 min即可完成.本检测方法具有良好的选择性,常见的金属离子铜、铅、汞、砷、镁、钙等对于检测结果无明显干扰作用.对清华大学饮用水及自来水的加标回收率实验结果显示,加标回收率分别为98.0%~107.8%和90.0%~108.0%.本研究为今后铀酰离子在实际环境水体中的检测奠定了基础.     

倏逝波光纤传感器快速检测诺氟沙星

基于间接竞争免疫分析原理,利用倏逝波光纤生物传感平台研发了一种诺氟沙星检测方法,实现了水中诺氟沙星的快速､灵敏检测.研究表明,诺氟沙星检测的优化条件为:抗体浓度为1μg/mL､预反应时间为1min,反应时间为4min.优化条件下,诺氟沙星检测限可达1.89μg/L.包被抗原修饰的光纤探头与荧光标记诺氟沙星抗体具有良好的特异性和稳定性,可重复使用400次以上.自来水､景观水､二沉池出水等水样的加标回收实验结果表明,该传感器具有良好的精密度和准确性,受环境基质的影响较小,能够用于实际水样中诺氟沙星的快速检测.     

倏逝波荧光免疫传感器在环境检测中的研究进展

倏逝波荧光免疫传感器是利用光波在波导内,以全反射方式传输时在波导界面产生倏逝波,结合荧光免疫分析原理进行检测的一类新型传感器.该类传感器具有特异性强、灵敏度高、检测速度快、费用低、操作简便等优点,在环境检测、医学临床、食品卫生等领域具有广泛的应用前景.在介绍倏逝波荧光免疫传感器原理、结构及其特点的基础上,综述了该类传感器在环境检测领域的研究进展.     

水中六价铬光纤传感检测方法的研究

探讨光纤传感检测探头的原理,建立适应现场检测水中六价铬的方法。水中Cr6+与二苯基碳酰二肼反应生成紫红色产物,光纤探头插入水样中进行测定。其检测浓度范围为0.04～1.0mg/L,最低检出限为0.04mg/L。采用光纤传感测定水中六价铬,为野外和在线检测提供一种新方法。     

KH-550改性埃洛石对水中铀酰离子吸附性能的研究

利用硅烷偶联剂KH-550对埃洛石复合材料进行改性,获得了新型材料KH-550改性埃洛石,并对其进行了红外光谱和X-射线衍射图谱的检测,证明硅烷偶联剂成功嫁接在埃洛石上.同时,实验通过静态批式法探究了KH-550改性埃洛石对水中铀酰离子的吸附作用,分析了不同化学条件下,如浓度、p H值和离子强度等对改性埃洛石悬浮液吸附铀酰离子效果的影响.结果表明,KH-550改性埃洛石吸附铀酰离子的最佳埃洛石悬浮液浓度为1.0 mol·L-1,改性埃洛石对铀酰离子的吸附效果随离子强度的增大而减小,最佳p H值在7.5左右.用不同吸附模型对不同温度下的吸附行为进行拟合,发现用Langmuir模型拟合的效果更好(R2=0.998),最大吸附量为147.58 mg·g-1.用Lagrange准一级动力学和准二级动力学模型对吸附行为进行拟合,发现此吸附过程更加符合准二级动力学模型,最佳吸附时间为90 min.     

光纤传感检测水中总铁的研制

讨论了光纤理化检测仪的原理 ,建立了抗坏血酸还原三价铁后 ,以菲咯嗪为显色剂 ,测定水中总铁的新方法。理论和实践证明 ,采用光纤传感检测适应现场检测的要求。     

pH和铜离子对微囊藻毒素-LR荧光免疫检测的影响与消除

研究了pH和铜离子对倏逝波全光纤免疫传感器检测微囊藻毒素-LR（MC-LR）的影响及其消除措施.研究表明,过酸或过碱条件对MC-LR免疫检测均有较强烈的影响,当pH<6或pH>8时,系统检测的信号随pH的降低或增大明显下降;而当pH在6～8之间时,检测标准曲线的IC₅₀为1.01～1.04 μg/L,检测区间在0.12～10.5 μg/L之间,较适合MC-LR的检测.低浓度铜离子对MC-LR免疫检测的影响不大,当CuSO₄浓度>5 mg/Ｌ时,系统检测荧光信号明显下降,而当CuSO₄浓度达到10 mg/Ｌ时,系统检测信号下降70％以上.在预反应混合物中添加1%的螯合剂EDTA,能有效抑制铜离子对免疫检测的影响.     

用于1，3-二硝基苯快速检测的免疫传感器研究

利用倏逝波全光纤生物传感平台,发展了一种用于1,3-二硝基苯快速检测的免疫传感器,其检测限可达0.054 mg·L-1,检测时间少于10 min.采用先将小分子污染物与惰性蛋白OVA结合制备成复合物,然后将该复合物通过双功能试剂连接到硅烷化后的光纤探头表面作为生物识别元件,使得传感器具有良好的鲁棒性和再生性能,可以重复使用上百次,而且没有明显的活性损失.实际水样的加标回收实验表明,所有样品的加标回收率在80%~120%之间,相对标准偏差为4.5%~10.0%,具有很好的精密度和准确性,受环境基质的影响较小,因此,该免疫传感器能够用于实际水样中1,3-二硝基苯的快速检测.     

乙腈和正己烷对环境特征污染物免疫传感分析的影响

利用前期研发的倏逝波全光纤免疫传感系统,使用间接竞争免疫模式对双酚A(bisphenol A,BPA)进行了定量分析,其检测灵敏度可达0.2μg·L~(-1),线性检测区间为0.3~33.4μg·L~(-1).重点考察了乙腈和正己烷两种常用有机溶剂对双酚A免疫传感分析的影响,初步探讨了有机溶剂对免疫传感分析的影响机制.结果表明,正己烷含量高达10%都不会对双酚A免疫传感分析产生明显影响,而乙腈的影响比较大.当乙腈含量较低时,可用于双酚A的定量检测;而当乙腈含量较高时,可完全抑制均相溶液中抗体抗原之间的亲和反应,不能用于双酚A的定量分析.其原因可能是乙腈取代了一部分结合在抗体表面的水分子,导致抗体构象改变或者抗体与抗原的亲和力变化而造成的.     

检测水中急性毒性污染物的发光细菌光纤传感器的研究

水中有毒污染物的快速现场监测对于保障水环境安全具有重要意义,本研究开发了一种快速、灵敏、简便的监测水中污染物急性毒性的光纤生物传感器.该传感器由固定了明亮发光杆菌的光纤探头构成,生物发光信号经光纤传输到检测系统.采用海藻酸钠作为固定化凝胶,试验了海藻酸钠和CaCl2的浓度、固化时间、pH、保存条件等因素对凝胶和发光细菌的影响.优化后的传感器制备方法是在光纤探头上,用3%海藻酸钠在3?Cl2溶液中固定Photobacterium phosphorem T3菌15 min,制备好的传感器保存于3%NaCl溶液中.应用开发的传感器检测了Zn2 、NH3、硝基苯和甲酚4种典型污染物的剂量-效应曲线,通过计算确定了其EC50分别为:5.1、10.2、70.4、77.0 mg·L-1.通过与发光细菌标准方法的比较实验表明,发光细菌光纤传感器与标准法具有良好相关性,能反映水中污染物的总毒性.而传感器由于容易保存和携带,适合现场监测.     

纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

A screen-printed, amperometric biosensor for the determination of organophosphorus pesticides in water samples

An amperometric biosensor based on screen-printed electrodes (SPEs) was developed for the determination of organophosphorus pesticides in water samples. The extent of acetylcholinesterase (AChE) deactivation was determined and quantified for pesticide concentrations in water samples. An enzyme immobilization adsorption procedure and polyacrylamide gel matrix polymerization were used for fabrication of the biosensor, with minimal losses in enzyme activity. The optimal conditions for enzyme catalytic reaction on the SPEs surfaces were acetylthiocholine chloride (ATChCl) concentration of 5 mmol/L, pH 7 and reaction time of 4 min. The detection limits for three organophosphorus pesticides (dichlorvos, monocrotophs and parathion) were in the range of 4 to 7 g/L when an AChE amount of 0.1 U was used for immobilization.     

Validation of a conductometric bienzyme biosensor for the detection of proteins as marker of organic matter in river samples

This article describes a conductometric bi-layer based bienzyme biosensor for the detection of proteins as a marker of organic matter in rivers. Proteins were chosen to be used as indicators of urban pollution. The working mechanism of the bienzyme biosensor is based on the enzymatic hydrolysis of proteins into several fractions (peptides and amino acids), which results in a local conductivity change depending of the concentration of proteins. In this work, we began with the optimization of biosensor response using bovine serum albumin (BSA) as standard protein. For this objective seven enzymatic biosensors were prepared: four enzymatic sensors with only one layer of enzyme (proteinase K, trypsin, pronase or protease X) and three other enzymatic sensors with two layers (first layer: membrane containing proteinase K; second layer: one of the three other enzymes: trypsin, pronase or protease X). The biosensors were obtained through the deposition of enzymatic layers and the cross-linking process between enzymes and BSA in saturated glutaraldehyde vapour. The response of the various biosensors, described previously, were compared with the values of total organic carbon (TOC), and those of organic nitrogen (Norg), as determined by the laboratory accredits (CEMAGREF of Lyon) using the traditional method of analysis (NF EN 1484, infrared spectroscopy) and (NF EN 25663, mineralization/colorimetry assay) respectively for each water sample obtained from di erent sites in Lyon (France). The linear correlations obtained with the response of the seven biosensors showed the most important indices of correlations for the biosensor with two enzymatic layers: proteinase K + pronase (pkp). The optimum conditions for the preparation of the pkp biosensor increased the sensitivity and gave a limit of quantification of 0.583 g/L for TOC and 0.218 g/L for Norg in water samples. This sensor shows good reproducibility (2.28%), a capacity to be used at temperatures range 10– 30°C (depending on the season) and moreover a long lifetime (5 weeks).     

A signal-amplified whole-cell biosensor for sensitive detection of Hg2+ based on Hg2+-enhanced reporter module

A signal-amplified mercury sensing biosensor with desired sensitivity was developed through firstly using the GFP mutant with fluorescence increasing response towards Hg²⁺ as the reporter module.The developed biosensor showed response for Hg²⁺ in a relatively wide range of 1–10,000 nmol/L,and the detection limit was improved one or two orders of magnitude in comparison with most metal-sensing biosensors in similar constructs.In addition,the biosensor could distinguish Hg     

生物传感器BOD快速测定仪的研究进展

生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)作为表征水体中种类繁多的有机污染物的集合参数,在水质评价、污染监测以及废水处理厂的运行分析等方面发挥着重要作用.然而,传统的BOD测量需要5d,费时费力,不能及时反馈相关消息.因此,研究与开发方便、快速、准确的BOD测定仪受到了国内外学者的广泛关注.此文评述了BOD生物传感器快速测定仅的组成、性能、测定条件、响应速度等方面的国内外研究现状,分析了目前BOD传感器研究与开发中存在的问题和局限,并提出了今后进一步研究的方向.     

电化学微传感器检测水中痕量铜离子

为改善微电极在阳极溶出伏安法检测重金属离子过程中低电流响应和低电催化能力的缺点,提出了一种在碳纤维微电极表面合成还原氧化石墨烯/纳米金材料制得还原氧化石墨烯纳米金修饰碳纤维微电极（rGO/AuNPs CFMEs）的方法.通过SEM表征,所制备的rGO/AuNPs CFMEs具有比表面积高、吸附能力强和催化活性好的特点,因此改性微电极适合作为方波阳极溶出伏安法（SWASV）测定水中铜离子（Cu²⁺）的工作电极.在构建微传感器测试水中痕量铜离子系统后,对pH值、电导率、富集时间和富集电位等检测条件进行了优化.在pH值为4,电导率为36.1S/m,富集时间为360s,富集电位为-1.2V的最佳条件下,铜的线性范围和检出限分别0~1.0μmol/L和2.4nmol/L.此外,微传感器的可重复性、长期稳定性以及选择性也得到了验证.     

负载AsOB离子交换纤维FFA-1去除水中三价砷

对比两组填充了离子交换纤维FFA-1的固定床反应器(R1和R2)的运行处理效果,研究负载功能微生物的离子纤维组合工艺对不同浓度As(Ⅲ)的去除能力.研究结果表明接种了三价砷氧化菌(AsOB)的R1能够长期稳定并高效地去除不同浓度(1～10 mg·L^-1)As(Ⅲ).未接种AsOB的R2反应器初期无法去除As(Ⅲ),随着微生物逐步侵入R2反应器,7 d后R2反应器As(Ⅲ)去除率逐渐与R1接近.相对于一直稳定运行的R1反应器,每次提升进水中As(Ⅲ)浓度后R2去除率呈现先下降后上升的趋势.同时,在运行过程中发现进水中NO^-₃和SO₄(2-)等阴离子也会被R1和R2去除从而导致As(Ⅲ)去除总量的下降.离子交换纤维FFA-1再生实验证实R1和R2中的纤维与原始的离子交换纤维FFA-1再生效果相当(再生率均达到90%以上).进一步研究微生物种群结构在反应器中的变化发现离子交换纤维作为微生物载体可能是影响微生物种群结构的重要因素.本研究证实了功能微生物AsOB联合离子交换纤维可以作为一种高效去除地下水中三价...