擬除蟲菊酯農(nóng)藥與DNA作用及其電化學傳感器研究.pdf

1、DNA電化學傳感器作為生物傳感器的一種,自從Millan和Mikkelsen首次描述之后,受到了廣泛關(guān)注,它是近年發(fā)展起來的一種新型的生物傳感器。目前DNA電化學傳感器的研究很多都是集中在靶序列(或特定基因)的檢測上,而用于檢測農(nóng)藥小分子的相關(guān)報道還較少。農(nóng)藥殘留問題成為世界性的大問題,隨著各種農(nóng)藥的不斷出現(xiàn),新的檢測方法和手段也成為研究學者們關(guān)注的焦點。電化學生物傳感器由于具有靈敏度高、成本低、易操作、簡單化、并能與其它儀器兼容等特點

2、,而備受關(guān)注。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是繼有機氯、有機磷、氨基甲酸酯農(nóng)藥之后的一個新突破,它是根據(jù)天然菊素化學結(jié)構(gòu)仿生合成的一種廣譜高效殺蟲劑。目前有關(guān)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的研究大多集中在色譜法和免疫法上,而利用電化學方法研究的還較少。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是一種神經(jīng)毒物,長期食用含有擬除蟲菊酯農(nóng)藥的食物容易引起慢性中毒。DNA作為基因表達的物質(zhì)基礎(chǔ),研究DNA與擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的作用方式,有利于我們從分子水平了解農(nóng)藥與DNA的作用機理,并且對利用DNA

3、制備傳感器進行農(nóng)藥監(jiān)測具有重要的指導意義。DNA電化學生物傳感器的研制,其關(guān)鍵步驟在于DNA的固定化。本論文基于以上問題,首先通過光譜法研究了兩種不同結(jié)構(gòu)類型的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥與DNA之間的相互作用,明確它們之間的作用方式,在此基礎(chǔ)上進一步通過制備DNA電化學生物傳感器檢測擬除蟲菊酯農(nóng)藥。具體內(nèi)容包括:
　　 (1)采用紫外和熒光光譜法,研究了不含芳香環(huán)的擬除蟲菊酯農(nóng)藥(丙烯菊酯和胺菊酯)與單雙鏈DNA、鳥嘌呤及鳥嘌呤核苷之間的

4、相互作用。結(jié)果表明:丙烯菊酯與ssDNA之間存在靜電和溝槽兩種作用方式,而胺菊酯與ssDNA之間主要是靜電作用。鳥嘌呤和鳥嘌呤核苷與農(nóng)藥作用的紫外和熒光光譜研究表明,它們與農(nóng)藥之間主要以氫鍵相互作用,且鳥嘌呤核苷與農(nóng)藥的作用比鳥嘌呤與農(nóng)藥的作用要強。
　　 (2)在pH=6.75的三羥甲基胺基甲烷.鹽酸(5 mM Tris-HCl+50 mM NaCl)的緩沖溶液中,采用紫外光譜法和熒光光譜法研究了含有芳香環(huán)的擬除蟲菊酯農(nóng)藥(氯

5、氰菊酯和氰戊菊酯)與小牛胸腺DNA、鳥嘌呤、鳥嘌呤核苷的相互作用。結(jié)果表明,氯氰菊酯和氰戊菊酯與DNA之間可能是以插入模式相互結(jié)合的,鳥嘌呤和鳥嘌呤核苷與農(nóng)藥之間是以分子間氫鍵結(jié)合的,且鳥嘌呤核苷與農(nóng)藥的作用強度大于鳥嘌呤與農(nóng)藥的作用。
　　 (3)研制了在過氧化聚吡咯膜修飾玻碳電極(或碳纖維電極)上沉積納米金后固定DNA的生物傳感器。運用循環(huán)伏安法(CV)、電位階躍計時電流法(CA)及電位階躍計時庫侖法(CC)法研究了氯氰菊酯

6、和氰戊菊酯在DNA/nano-Au/Ppyox/GCE修飾電極上的電化學行為,測得了動力學參數(shù)如電荷轉(zhuǎn)移系數(shù)α,擴散系數(shù)D,電極反應(yīng)速率常數(shù)k。研究結(jié)果表明,氯氰菊酯和氰戊菊酯在DNA/nano-Au/Ppyox/GCE修飾電極上受擴散控制,二者的DPV響應(yīng)峰電位分別為-0.76 V和-0.75v。氯氰菊酯檢測的線性范圍為5.8×10-8～1.3×10-6mol/L,檢出限為1.0×10-8mol/L；氰戊菊酯檢測的線性范圍為9.5×1