黄又举教授团队在Biosensors and Bioelectronics上发表多色可视化传感用于食品中有机磷农药识别的研究成果

近日，我院黄又举教授团队在双酶诱导多色可视化传感器用于灵敏识别多种有机磷农药方面取得新进展。相关研究结果以“Cascade Reaction Triggered Colorimetric Array for Identification of Organophosphorus Pesticides Congeners”为题发表在Biosensors and Bioelectronics (Q1, IF=12.545)。DOI:10.1016/j.bios.2024.116143。

有机磷农药(OPPs)通常用于控制害虫和提高作物生产力。现代农业经常使用轮作和药物轮换来减少长时间种植单一作物时出现的连续种植障碍。然而，这可能导致土壤、水、作物和加工食品中残留的有机磷农药种类和浓度增加，从而导致多而复杂的食品危害。基于有机磷是含有磷原子与氧(通过磷键)或硫(通过硫酰键)双键的化合物。氧原子和硫原子都是活性氢键受体，可以与许多生物酶的活性中心(如乙酰胆碱酯酶的丝氨酸羟基或碱性磷酸酶的Thr413、Gln375、Asp55)形成氢键，从而形成更稳定的磷酸化酶。基于这一原理，酶抑制比色法被用于简单快速地检测OPPs同系物。虽然酶抑制试验比色法的显著优势是催化底物显色具有高特异性，但该显色剂通常是单一颜色深浅的变化，在可视化检测识别方面存在灵敏度和准确性弱的限制。

基于课题组近两年在贵金属纳米材料领域发展的多色可视化传感器可提供丰富的颜色变化用于疾病标志物等裸眼可视化检测研究成果(Advanced Science, 2023, 2303159; Chemical Engineering Journal, 2023, 476, 146689; Biosensors and Bioelectronics, 2023, 15, 234, 115344; Biosensors and Bioelectronics, 2023, 237, 115556)。在本文中，黄又举教授团队提出并设计了一种酶级联诱导多色可视化方法，用于OPPs同源物的灵敏视觉检测。设计原理如图1所示，该传感器主要由三部分组成：(1) MnO₂ NFs作为氧化酶模拟物催化TMB氧化生成TMB⁺并通过酸终止产生具有强氧化性的TMB²⁺，TMB²⁺进一步可实现对Au NBPs的快速可控刻蚀产生丰富的颜色变化。(2) 基于ALP对AAP的水解产生AA可抑制MnO₂ NFs的活性从而阻止Au NBPs的蚀刻，OPPs反向抑制ALP的活性影响Au NBPs蚀刻并伴随丰富的颜色变化。(3) 将所得UV-vis信号与溶液(R, G, B)的彩色数字化信号进行主成分分析，可从结果中直观区分出OPPs同系物。该方法在快速、便捷识别OPPs同系物方面具有一定的潜力(图2)。

图1 (a-b) 基于双酶级联反应抑制Au NBPs蚀刻识别不同OPPs同系物的示意图

图2 不同混合OPPs的鉴定

杭州师范大学硕士研究生陈子康和宁波大学附属第一医院联合培养研究生李明为该论文的共同第一作者，杭州师范大学材料与化学化工学院丁彩萍副教授和黄又举教授为该论文的共同通讯作者，杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和安徽省重点研发计划等项目的资助。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116143