农药大量、不合理使用，对食品安全和人体健康构成严重威胁。对农药残留进行现场、快速检测是监控农药合理使用，提高农产品安全的有效途径。传统的仪器分析方法样品处理复杂，仪器需专业人员维护，不适于现场快速检测。基于微阵列电极的生物传感器农药残留检测技术具有选择性好、检测时间短、灵敏度高、易于微型化等优点，是当前国内外农药残留快速检测研究热点，可实现农产品现场在线检测。


本文将微电极和生物传感技术相结合，制备了基于微电极的生物传感器。研究了不同修饰材料、修饰方法，对微电极生物传感器性能的影响，并以电化学阻抗值为响应信号，以毒死蜱为模板农药，构建了基于微电极的生物传感器制备方法，并用于蔬菜实际样品中农药残留的快速检测。


具体研究内容和研究成果如下:


(1)探索了基于叉指微阵列电极构建免疫传感器用于农药残留检测的可行性。通过对抗体在微阵列电极上的固定方法(物理吸附、蛋白A定向固定及对苯二甲硫醇(MTB)/纳米金(AuNPs)自组装和蛋白A协同定向固定法)进行了比较，结果表明，采用MTB/AuNPs自组装和蛋白A协同定向固定法进行抗体固定时，可有效保持抗体的活性及增大抗体固定量，使免疫反应结合效率更高。因此，选用此法构建了基于微阵列电极的此免疫传感器，结果表明，农药浓度在0.05 ng/mL-500 ng/mL范围内，基于叉指微阵列电极的免疫传感器的阻抗差值变化与浓度之间成良好的相关关系，回归方程:ΔR=382.6+84.545 lgC(ng/mL)，相关系数R2=0.97131，最低检测限为为:0.017 ng/mL。将此传感器用于生菜、白菜和黄瓜实际样品检测，分别研究了三种样本中三个水平的添加回收率，回收率在81.3-99.7%之间。


(2)创建了一种基于自组装技术和蛋白A定向固定法的免疫传感器，并结合微流控芯片技术，用于农药残留检测，实现了样品的自动进样。采用聚二烯基丙二甲基氯化铵(Poly dimethyl diallyl ammonium chloride，PDDA)和纳米金(Gold Nanoparticles，AuNPs)进行自组装，将抗体固定到微流控芯片的微通道上，解决了微流控通道易堵塞的问题。在最佳测试条件下，农药浓度在0.5 ng/mL-500 ng/mL范围内，基于微流控芯片的免疫传感器的阻抗差值变化与浓度之间成良好的相关关系，回归方程:ΔR=163.0+70.000 lgC(ng/mL)，相关系数R2=0.97454。将此传感器用于黄瓜、莴苣和小白菜的实际样品检测，分别研究了三种样本中三个水平的添加回收率，回收率在75.2-96.5%之间。


(3)研究了一种基于叉指微阵列电极结合适配体制备传感器的制备方法，并用于蔬菜样品中农药残留的快速检测。采用适配体代替抗体构建的基于叉指微阵列电极的传感器，降低了检测成本近1倍.。在最佳测试条件下，农药浓度在0.05 ng/mL-500ng/mL范围内，基于叉指微阵列电极的适配体传感器的阻抗差值变化与浓度之间成良好的相关关系，回归方程:ΔR=84.41+15.219 lgC(ng/mL)，相关系数R2=0.95995，最低检测限为为:0.017 ng/mL。将此传感器用于小白菜、甘蓝和韭菜的实际样品检测，分别研究了三种样本中三个水平的添加回收率，回收率在77.9-100.2%之间。