一种纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用

本发明涉及纳米酶，具体制备了au/co/hofs（ach）纳米酶，该材料具有良好的类过氧化物酶活性，对草甘膦可进行特异性识别，通过构建比色传感器用于特异性检测草甘膦的残留。

背景技术：

1、草甘膦（glyphosate，glp）是一种非选择性、系统和广谱吸收的有机磷类除草剂，具有高除草活性，是全球最广泛应用的除草剂之一。许多研究表明，glp是一种潜在的内分泌干扰物，可能通过受污染的饮用水和农产品对人类产生毒理学作用，通过凋亡和自噬诱导细胞死亡来影响细胞周期调控。近年来，随着glp的消耗量急剧增加，引发了人们对其潜在健康和环境危害的担忧。食品安全国家标准（gb2763-2021）《食品中农药最大残留限量》已经确定了glp在食物样品中的最大残留限量（mrl）范围为0.1~5 mg/kg。因此，监测谷类、水果、蔬菜和饮用水中的glp浓度具有重要意义。

2、传统的glp检测方法有高效液相色谱法（hplc）、离子色谱法（ic）、质谱法（ms）、液相色谱-质谱（lc-ms）和离子色谱-高分辨率质谱（ic-hrms）等。这些方法灵敏度较高，但其样品制备过程复杂，依赖于昂贵的仪器和熟练的技术人员。

3、目前，许多新兴的快速检测技术如电化学、比色、荧光法已被开发用于glp残留检测。

4、已经公开检测草甘膦农药的相关专利中，cn115266702a一种具有仿生酶活性的纳米材料的制备方法及该纳米材料在草甘膦检测中的应用。该方法通过庚酸和普鲁士蓝修饰的fe3o4纳米颗粒合成了一种具有过氧化物酶样活性的纳米酶(fe3o4@c7/pb)，相比于fe3o4@c7的过氧化物酶样活性更高，且fe3o4@c7/pb可以通过单层pb保持稳定，以防止凝聚。但该方法操作复杂，检测成本高，有待进一步改善。

5、cn202211598906 一种基于红外光增强缺陷纳米酶快速检测草甘膦的方法。本发明提供了一种基于红外光增强缺陷纳米酶快速检测草甘膦的方法，该方法合成了钼、磷掺杂四氧化三铁（fe3o4/mo/p）纳米酶，产生丰富的缺陷位点，提高fe3o4/mo/p纳米酶的结合能力和催化活性，在红外光作用下，该纳米酶活性得到进一步提高。基于草甘膦特异性地吸附于fe3o4/mo/p粗糙表面，从而抑制该纳米酶的催化活性，可建立了草甘膦的快速检测方法。然而该方法线性范围较窄。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种基于比色传感器用于草甘膦农药的特异性检测方法。本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有的草甘膦检测方法操作复杂、特异性差、检测时间长的问题。本发明制备的au/co/hofs（ach）纳米酶，具有良好的类过氧化物酶活性，对草甘膦可进行特异性识别。摆脱了传统传感器需要精密仪器、专业操作人员、测试条件苛刻的限制，大大缩短了检测时间。

2、实现本发明目的的技术方案是：

3、一种纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，所述纳米酶为基于au/co/hofs制备而成的ach纳米酶，其中，“a”代表金纳米粒子au nps，“co”代表co2+，h代表由1,3,6,8-四-(对胺基苯基)-芘pytta自组装形成的氢键有机骨架hofs；

4、经实验研究，ach纳米酶表现出类过氧化物酶活性，引发3,3',5,5'-四甲基联苯胺氧化为蓝色产物，从而传递比色信号；

5、用ach纳米酶检测草甘膦， co2+与草甘膦配位更强，使co2+脱离了hofs，从而使材料失去过氧化物模拟酶活性，因此可用于特异性检测草甘膦。

6、具体地，用ach纳米酶结合比色法可检测水样和油菜中草甘膦，检测方法包括以下步骤：

7、步骤a：将tris-hcl、一定浓度的ach和不同浓度glp在一系列离心管中混合后在20-50℃下孵育10~45 min；

8、步骤b：将tmb和h2o2加入步骤a中对应的离心管，继续在20~50℃下孵育10~45 min；

9、步骤c：将步骤b中孵育后的溶液加入96孔板，用酶标仪测定其od值；

10、步骤d：利用实验组和对照组的差值与glp的浓度做线性回归曲线；

11、对照组glp浓度为0 ng/ml；

12、测定水样和油菜中的草甘膦时，用标准加入法测定水样和油菜，配制含有0.02、20、200 μg/ml的glp待测样。

13、进一步的，步骤a中， tris-hcl的体积为1~3000 μl，浓度为0.00001~10 mol/l；

14、ach 的体积为1~30 μl，浓度为0.001~10 μg/ml；

15、glp的体积为1~1000 μl，浓度为0.01~1000000 ng/ml；

16、步骤b中，tmb的体积为1~3000 μl，浓度为0.001~10 μg/ml；

17、h2o2 的体积为1~3000 μl，浓度为0.001~10 μg/ml。

18、本发明ach纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

19、步骤1：取1,3,6,8-四-(对胺基苯基)-芘（pytta）完全溶解于n, n-二甲基甲酰胺（dmf）中，将溶解后的溶液缓慢滴加在搅拌的水中，搅拌反应；

20、步骤2：在搅拌下，向步骤1的溶液中缓慢加入无水乙醇，继续搅拌反应，反应结束后用无水乙醇和水分别离心洗涤，最后分散于水中，即制得hofs溶液；

21、步骤3：取n-（4-氨基丁基）-n-乙基异鲁米诺（abei）和haucl4·4h2o混合后，搅拌使其混合均匀，再加入co(ch3coo)2和步骤2制得的hofs溶液，继续搅拌，搅拌后产物用水离心洗涤，洗涤后分散在水中，即制成ach纳米酶。

22、进一步地，步骤1中pytta与dmf的用量比为1~100 mg:1~1000 ml；

23、搅拌反应时间为2~50 min；

24、步骤2中无水乙醇的加入量为10~100 ml；

25、搅拌反应时间为2~50 min；

26、步骤3中abei和haucl4·4h2o的用量比为1 ml:1~10 ml；

27、co(ch3coo)2和hofs溶液的加入量为1 ml:1~10 ml；

28、abei的浓度为0.00001-0.04 mol/l；

29、haucl4«4h2o的浓度为0.00001-0.05 mol/l；

30、hofs溶液的浓度为0.0001-0.25 g/ml；

31、co(ch3coo)2的浓度为0.00001-1 mol/l；

32、abei和haucl4·4h2o混合后，搅拌1~6 h；

33、加入co(ch3coo)2和hofs溶液，继续搅拌1~16 h；

34、步骤1、2和3中，搅拌转速为20~14000 rpm/min。

35、制备时，可按所述制备方法中原料配比的倍数添加各原料。

36、本发明au/co/hofs（ach）纳米酶的制备方法，将au还原在hofs表面，利用hofs上丰富的氨基通过配位作用将co2+限制在hofs中，合成了ach纳米酶。该纳米酶可以催化h2o2产生ros使无色的tmb氧化成蓝色的oxtmb且glp对ach纳米酶的催化活性有抑制作用，从而构建了一种用于glp特异性检测的比色传感方法。

技术特征：

1.一种纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：所述纳米酶为基于au/co/hofs制备而成的ach纳米酶，其中，“a”代表金纳米粒子au nps，“co”代表co2+，h代表由1,3,6,8-四-(对胺基苯基)-芘pytta自组装形成的氢键有机骨架hofs；

2.根据权利要求1所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：所述ach纳米酶结合比色法可检测水样和油菜中草甘膦，检测方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：所述ach纳米酶的制备方法，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：

7.根据权利要求4所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：

8.根据权利要求4所述的纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，其特征在于：步骤1、2和3中，搅拌转速为20~14000 rpm/min。

技术总结
本发明公开了一种纳米酶在特异性检测草甘膦中的应用，开发了一种可以选择性检测草甘膦的比色传感器。具体制备了Au/Co/HOFs（ACH）纳米酶，该材料具有良好的类过氧化物酶活性，可氧化3,3',5,5'‑四甲基联苯胺（TMB）转化为蓝色产物（oxTMB）。当草甘膦存在时，会抑制Au/Co/HOFs的催化活性，导致比色信号强度降低。这种抑制机制是由于Co<supgt;2+</supgt;与草甘膦具有强烈的配位作用，使Co<supgt;2+</supgt;脱离了HOFs，从而使该材料失去类过氧化物酶活性。该传感器的检测极限（LOD）为1.34 ng/mL，线性范围为10~5×10<supgt;5</supgt; ng/mL，ACH纳米酶展现出在草甘膦现场监测方面的显著潜力。

技术研发人员：侯丽,高小洁,黄毅谨,赵鸿,林天然,赵书林
受保护的技术使用者：广西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5