电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座

汇报人：xx环工研1728-8月-23电化学传感器在抗生素检测中研究进展电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第1页介绍抗生素（antibiotic）由微生物（包含细菌、真菌、放线菌属）所产生含有抑制其它类微生物生长、生存一类次级代谢产物，以及用化学方法合成或半合成类似化合物。普通分为5类，分别是β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类及其它。另外，既不是微生物分泌物又不是其类似物人工全合成抗菌剂有：喹诺酮、磺胺类药品。在不严格情况下，有时候也把这两类抗菌剂也称为“抗生素”。电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第2页β-内酰胺类青霉素头孢菌素单酰胺环类碳青霉烯青霉烯类酶抑制剂氨基糖苷类链霉素卡那霉素庆大霉素新霉素大环内酯类红霉素阿奇霉素罗红霉素克拉霉素四环素类地美环素四环素强力霉素米诺环素其他氯霉素利福平异烟肼呋喃妥因电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第3页奎诺酮（xx沙星）环丙沙星、诺氟沙星、依诺沙星、加替沙星等等磺胺类药物磺胺米隆、百浪多息、磺胺醋酰、磺胺甲二唑等等电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第4页研究背景抗生素的滥用因其广谱杀菌性而被广泛应用于临床、兽药、农业等方面难以被环境降解，滥用会增加残留量，并导致细菌耐药性增强，给环境及人类健康带来极大地威胁检测方法液相色谱法分光光度法比色法免疫分析法优缺点传统的检测方法大多具有样品前处理繁琐、检测时间长、成本高等缺点；传感器检测方法，特别是电化学方法，具有较高的灵敏度、选择性和分析精度高、重复性好等特点。电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第5页电化学传感器

（Electrochemicalsensors)定义是一种以敏感材料作为识别元件，利用待测物质与识别元件结合后所产生的电化学特征信号进行分析检测的装置。特点灵敏度高、分析速度快、操作简便、易于集成、微型化、制作成本低廉。电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第6页电化学传感器纳米电化学传感器电化学酶生物传感器电化学免疫传感器电化学适体传感器电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第7页纳米电化学传感器纳米材料含有特殊物化性质，故而能够产生许多不一样于传统材料优异性能。催化活性、比表面积、吸附能力、导电性等性能会影响传感器灵敏度、选择性等参数。纳米材料碳纳米材料金属纳米颗粒纳米金属氧化物电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第8页碳纳米材料电化学传感器碳纳米材料含有大比表面积、高导电率和良好催化性能碳纳米管（CNTs）和石墨烯（Graphene)是当前研究热点电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第9页Ｍoraes等制备了一个基于垂直排列单壁碳纳米管(SWCNTs)电化学传感器，并用于左氧氟沙星检测。该传感器利用π⁃π堆积作用将单链DNA(ssDNA)与SWCNTs进行杂化后，自组装于金电极表面。该有序组装表面对左氧氟沙星电氧化行为展现了良好选择性和较高电催化活性，检测限到达75.2nmol∙L-1。电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第10页Borowiec等合成了一个氮掺杂石墨烯修饰纳米金复合材料（Au/N-G），滴涂于玻碳电极表面.氯霉素在该电化学传感器上电化学行为表明Au/N-G含有良好电子传递能力，有效提升了氯霉素检测伏安响应，检测限为0.59μmol·L-1.电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第11页金属纳米颗粒传感器金属纳米颗粒由于具有极佳的比表面积，导致活性催化位点数量增加，促进待测分子与电极之间的电子转移；同时，金属纳米颗粒能为生物活性分子提供适宜的微环境，从而有效放大电化学传感器的分析信号。电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第12页一种半胱氨酸自组装纳米金修饰丝网印刷电化学传感器，可对四环素和头孢克肟进行快速同时测定.半胱氨酸在纳米金颗粒上稳定、有序、致密组装提升了传感器选择性和灵敏度，缩短了检测响应时间.结合主成份和人工神经网络工具分析得出最正确条件，应用方波伏安法在此条件下分别实现了对尿样、血清以及牛奶中四环素和头孢克肟快速同时检测.电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第13页纳米金属氧化物纳米金属氧化物通常含有化学惰性、热稳定性好、毒性低等优点，利用其大比表面积与良好生物相容性，能够作为优异电极固定材料。常见金属氧化物纳米材料有Fe3O4、ZnO、TiO2等．电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第14页一个基于Fe3O4磁性纳米颗粒修饰电化学传感器用于尼美舒利检测.该传感器对尼美舒利电化学还原展示出显著电催化和信号增强效应，与裸电极相比，尼美舒利在该电化学传感器上还原峰电位发生正移，峰电流增加3倍.电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第15页电化学酶生物传感器以酶作为识别原件，将底物与酶相互作用高度特异性与电化学分析功效集合。酶特异性即使高，但易受外界条件影响而变性失活，故怎样使其固定是关键，这会影响酶在传感器表面活性和稳定性。惯用酶固定方法有吸附法、交联法、自组装法和包埋法等。按输出信号不一样可将电化学酶生物传感器分为电位型和电流型两类电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第16页电位型电流型Ismail等将导电聚合物聚吡咯（PPy）作为青霉素酶固定基底，利用包埋法分别制备了PPy⁃青霉素酶单层膜和双层膜电位型传感器用于青霉素检测．Prado等将β⁃内酰胺酶改性碳糊以及酞菁钴（CoPc）混合后修饰于电极表面，成功制备了一种“第二代”电化学酶传感器选择性检测青霉素Ｇ．电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第17页电化学免疫传感器利用电活性物质在恒电位条件下发生电化学氧化或还原反应所产生电流与电极表面待测物浓度关系进行检测。Kim等设计了一个基于单链抗体（scFv）功效化碳纳米管传感器用于选择性检测单一或某一类抗生素．该课题组经过噬菌体筛选出A2和F9两种单链抗体，其中A2对恩诺沙星含有特异性响应，F9

则能特异性结合氟喹诺酮类抗生素．基于碳纳米管抗生素传感器制备过程及传感机制示意图电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第18页碳纳米管传感器制备碳纳米管传感器表面修饰将单链抗体固定在连接剂分子上传感试验电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专家讲座第19页电化学适体传感器因为多数抗生素属于半抗原，造成对应抗体制备十分困难且昂贵，限制了免疫分析在抗生素检测中应用．基于上述原因，适体成为了抗体优异替换物．相比于抗体，适体多为单链DNA或RNA，含有更高化学稳定性，易于体外合成，并在不影响与目标分子结合基础上能够承受主要构象改变，电化学传感器在抗生素检测中的研究进展专