電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座

匯報人：xx環(huán)工研1728-8月-23電化學傳感器在抗生素檢測中研究進展電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第1頁介紹抗生素（antibiotic）由微生物（包含細菌、真菌、放線菌屬）所產(chǎn)生含有抑制其它類微生物生長、生存一類次級代謝產(chǎn)物，以及用化學方法合成或半合成類似化合物。普通分為5類，分別是β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類及其它。另外，既不是微生物分泌物又不是其類似物人工全合成抗菌劑有：喹諾酮、磺胺類藥品。在不嚴格情況下，有時候也把這兩類抗菌劑也稱為“抗生素”。電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第2頁β-內(nèi)酰胺類青霉素頭孢菌素單酰胺環(huán)類碳青霉烯青霉烯類酶抑制劑氨基糖苷類鏈霉素卡那霉素慶大霉素新霉素大環(huán)內(nèi)酯類紅霉素阿奇霉素羅紅霉素克拉霉素四環(huán)素類地美環(huán)素四環(huán)素強力霉素米諾環(huán)素其他氯霉素利福平異煙肼呋喃妥因電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第3頁奎諾酮（xx沙星）環(huán)丙沙星、諾氟沙星、依諾沙星、加替沙星等等磺胺類藥物磺胺米隆、百浪多息、磺胺醋酰、磺胺甲二唑等等電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第4頁研究背景抗生素的濫用因其廣譜殺菌性而被廣泛應用于臨床、獸藥、農(nóng)業(yè)等方面難以被環(huán)境降解，濫用會增加殘留量，并導致細菌耐藥性增強，給環(huán)境及人類健康帶來極大地威脅檢測方法液相色譜法分光光度法比色法免疫分析法優(yōu)缺點傳統(tǒng)的檢測方法大多具有樣品前處理繁瑣、檢測時間長、成本高等缺點；傳感器檢測方法，特別是電化學方法，具有較高的靈敏度、選擇性和分析精度高、重復性好等特點。電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第5頁電化學傳感器

（Electrochemicalsensors)定義是一種以敏感材料作為識別元件，利用待測物質與識別元件結合后所產(chǎn)生的電化學特征信號進行分析檢測的裝置。特點靈敏度高、分析速度快、操作簡便、易于集成、微型化、制作成本低廉。電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第6頁電化學傳感器納米電化學傳感器電化學酶生物傳感器電化學免疫傳感器電化學適體傳感器電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第7頁納米電化學傳感器納米材料含有特殊物化性質，故而能夠產(chǎn)生許多不一樣于傳統(tǒng)材料優(yōu)異性能。催化活性、比表面積、吸附能力、導電性等性能會影響傳感器靈敏度、選擇性等參數(shù)。納米材料碳納米材料金屬納米顆粒納米金屬氧化物電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第8頁碳納米材料電化學傳感器碳納米材料含有大比表面積、高導電率和良好催化性能碳納米管（CNTs）和石墨烯（Graphene)是當前研究熱點電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第9頁Ｍoraes等制備了一個基于垂直排列單壁碳納米管(SWCNTs)電化學傳感器，并用于左氧氟沙星檢測。該傳感器利用π?π堆積作用將單鏈DNA(ssDNA)與SWCNTs進行雜化后，自組裝于金電極表面。該有序組裝表面對左氧氟沙星電氧化行為展現(xiàn)了良好選擇性和較高電催化活性，檢測限到達75.2nmol?L-1。電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第10頁Borowiec等合成了一個氮摻雜石墨烯修飾納米金復合材料（Au/N-G），滴涂于玻碳電極表面.氯霉素在該電化學傳感器上電化學行為表明Au/N-G含有良好電子傳遞能力，有效提升了氯霉素檢測伏安響應，檢測限為0.59μmol·L-1.電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第11頁金屬納米顆粒傳感器金屬納米顆粒由于具有極佳的比表面積，導致活性催化位點數(shù)量增加，促進待測分子與電極之間的電子轉移；同時，金屬納米顆粒能為生物活性分子提供適宜的微環(huán)境，從而有效放大電化學傳感器的分析信號。電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第12頁一種半胱氨酸自組裝納米金修飾絲網(wǎng)印刷電化學傳感器，可對四環(huán)素和頭孢克肟進行快速同時測定.半胱氨酸在納米金顆粒上穩(wěn)定、有序、致密組裝提升了傳感器選擇性和靈敏度，縮短了檢測響應時間.結合主成份和人工神經(jīng)網(wǎng)絡工具分析得出最正確條件，應用方波伏安法在此條件下分別實現(xiàn)了對尿樣、血清以及牛奶中四環(huán)素和頭孢克肟快速同時檢測.電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第13頁納米金屬氧化物納米金屬氧化物通常含有化學惰性、熱穩(wěn)定性好、毒性低等優(yōu)點，利用其大比表面積與良好生物相容性，能夠作為優(yōu)異電極固定材料。常見金屬氧化物納米材料有Fe3O4、ZnO、TiO2等．電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第14頁一個基于Fe3O4磁性納米顆粒修飾電化學傳感器用于尼美舒利檢測.該傳感器對尼美舒利電化學還原展示出顯著電催化和信號增強效應，與裸電極相比，尼美舒利在該電化學傳感器上還原峰電位發(fā)生正移，峰電流增加3倍.電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第15頁電化學酶生物傳感器以酶作為識別原件，將底物與酶相互作用高度特異性與電化學分析功效集合。酶特異性即使高，但易受外界條件影響而變性失活，故怎樣使其固定是關鍵，這會影響酶在傳感器表面活性和穩(wěn)定性。慣用酶固定方法有吸附法、交聯(lián)法、自組裝法和包埋法等。按輸出信號不一樣可將電化學酶生物傳感器分為電位型和電流型兩類電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第16頁電位型電流型Ismail等將導電聚合物聚吡咯（PPy）作為青霉素酶固定基底，利用包埋法分別制備了PPy?青霉素酶單層膜和雙層膜電位型傳感器用于青霉素檢測．Prado等將β?內(nèi)酰胺酶改性碳糊以及酞菁鈷（CoPc）混合后修飾于電極表面，成功制備了一種“第二代”電化學酶傳感器選擇性檢測青霉素Ｇ．電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第17頁電化學免疫傳感器利用電活性物質在恒電位條件下發(fā)生電化學氧化或還原反應所產(chǎn)生電流與電極表面待測物濃度關系進行檢測。Kim等設計了一個基于單鏈抗體（scFv）功效化碳納米管傳感器用于選擇性檢測單一或某一類抗生素．該課題組經(jīng)過噬菌體篩選出A2和F9兩種單鏈抗體，其中A2對恩諾沙星含有特異性響應，F(xiàn)9

則能特異性結合氟喹諾酮類抗生素．基于碳納米管抗生素傳感器制備過程及傳感機制示意圖電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第18頁碳納米管傳感器制備碳納米管傳感器表面修飾將單鏈抗體固定在連接劑分子上傳感試驗電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專家講座第19頁電化學適體傳感器因為多數(shù)抗生素屬于半抗原，造成對應抗體制備十分困難且昂貴，限制了免疫分析在抗生素檢測中應用．基于上述原因，適體成為了抗體優(yōu)異替換物．相比于抗體，適體多為單鏈DNA或RNA，含有更高化學穩(wěn)定性，易于體外合成，并在不影響與目標分子結合基礎上能夠承受主要構象改變，電化學傳感器在抗生素檢測中的研究進展專