將乙酰膽堿酯酶(AChE)固定到石墨烯-氧化鋅(GR-ZnO)納米復(fù)合物修飾的玻碳電極表面，構(gòu)建了一種用于辛硫磷檢測的高靈敏電化學(xué)生物傳感器.

　　納米復(fù)合物不僅為保持AChE 的生物活性提供了適宜的微環(huán)境， 并且對辛硫磷的傳感性能的改善顯示出強(qiáng)大的協(xié)同效應(yīng). 抑制率與辛硫磷濃度的對數(shù)值在1.0×10^-11 mol/L 到1.0×10^-6 mol/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系， 檢測限為3.4×10-12 mol/L(S/N=3).

　　辛硫磷是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一種有機(jī)磷農(nóng)藥，它可以抑制乙酰膽堿酯酶的活性，導(dǎo)致體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿的大量蓄積，從而產(chǎn)生惡心、頭疼等中毒癥狀，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致死亡，因此對其快速檢測顯得非常重要. 傳統(tǒng)的檢測方法主要是色譜法，但這些方法樣品處理復(fù)雜，不適于進(jìn)行現(xiàn)場檢測. 基于電化學(xué)方法的傳感器，由于儀器易于微型化，為實現(xiàn)現(xiàn)場檢測分析提供了可能.

　　石墨烯是由單層碳原子密集排列成的二維蜂窩晶格結(jié)構(gòu)的一種碳材料，具有導(dǎo)電性能好、比表面積大和電子轉(zhuǎn)移速率快等優(yōu)點， 目前已用作制備電化學(xué)傳感器的電極材料. 但石墨烯的團(tuán)聚限制了它的廣泛應(yīng)用. 研究表明， 石墨烯-氧化物復(fù)合材料具有良好的分散性和穩(wěn)定性，這些特性使其有望用于電化學(xué)傳感器的構(gòu)建并用于實際測定研究. 基于此，本文構(gòu)建了一種基于石墨烯-ZnO(GR-ZnO)復(fù)合物的乙酰膽堿酯酶生物傳感器，并用于快速靈敏的檢測辛硫磷農(nóng)藥.

1、材料與方法

　　1.1、儀器與試劑

　　Prestige-21 傅立葉變換紅外光譜儀：日本島津公司;Hitachi-800 透射電子顯微鏡： 日本日立公司;X-射線粉末衍射儀：XRD，D/max 2550，日本理學(xué)公司; CHI650C 電化學(xué)工作站：上海辰華儀器有限公司. 采用三電極系統(tǒng)：玻碳電極(GCE， Φ= 3mm)及復(fù)合物修飾電極為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極， 鉑絲電極為對電極.氯化乙酰膽堿(ATCl)和乙酰膽堿酯酶(AChE，C3389，236 U/mg)購于Sigma 公司;辛硫磷(純度≥99.99%)購自北京上立方聯(lián)合化工技術(shù)研究院;戊二醛(25%)由上海國藥集團(tuán)提供;其他試劑均為分析純. 試驗用水為二次蒸餾水.

　　1.2、GR-ZnO 復(fù)合物的制備

　　首先采取文獻(xiàn)中方法合成石墨氧化物(GO)和石墨烯(GR).GR-ZnO 復(fù)合物采用改進(jìn)的文獻(xiàn)方法合成.在200 mL 蒸餾水中首先加入0.2 g GO，超聲2 h，然后與100 mL 含有0.2 g Zn(NO3)2 的溶液混合均勻， 之后加入3 mL 氨水和0.2 mL 水合肼，120 ℃反應(yīng)4 h. 產(chǎn)物用蒸餾水洗至中性，60 ℃干燥12 h，即制得GR-ZnO 復(fù)合物.

　　1.3、乙酰膽堿酯酶生物傳感器的制備

　　殼聚糖(CHI)首先溶解在1%的冰醋酸中制得0.5%g/mL 殼聚糖分散液. 然后將適量GR-ZnO 復(fù)合物加入到上述分散液中， 超聲分散后得到GRZnO/CHI 分散液.

　　GR-ZnO/CHI 分散液與0.5%戊二醛等體積混合，之后取5 μL 溶液滴加至電極表面，晾干后再滴加5 μL 的乙酰膽堿酯酶溶液，冰箱中干燥即得乙酰膽堿酶生物傳感器(AChE/ZnO-GR/CHI/GCE).

　　1.4、抑制率的計算方法

　　乙酰膽堿酯酶能夠催化底物氯化乙酰膽堿水解，催化活性受有機(jī)磷農(nóng)藥的抑制，導(dǎo)致水解產(chǎn)物硫代膽堿濃度減小， 故電流減小. 農(nóng)藥的濃度越大，電流減小的越顯著，即對酶的抑制率增加. 抑制率可由下式計算：

　　抑制率(A%)=[(I0-I1)/I0]×100%，

　　式中:I0 為ATCl 在AChE/ZnO-GR/CHI/GCE 的響應(yīng)電流;I1 是辛硫磷抑制后ATCl 在AChE/ZnO-GR/CHI/GCE 的響應(yīng)電流.

結(jié)論

　　本文中提出了一種基于石墨烯-氧化鋅復(fù)合物固定乙酰膽堿酯酶的新型生物傳感器(AChE/ZnO-GR/CHI/GCE)， 并將其用于農(nóng)藥辛硫磷的測定. 采用循環(huán)伏安法對不同修飾電極的電化學(xué)行為進(jìn)行了表征，結(jié)果表明ZnO-GR/CHI 復(fù)合膜修飾于碳玻電極表面， 能有效地提高玻碳電極的電化學(xué)響應(yīng)能力及保持乙酰膽堿酯酶的生物活性. 由于乙酰膽堿酯酶能催化底物氯化乙酰膽堿的水解， 水解產(chǎn)物巰基膽堿在電極上發(fā)生氧化產(chǎn)生電流，農(nóng)藥的加入會使該電流減小，產(chǎn)生抑制作用，抑制率與加入農(nóng)藥濃度的對數(shù)在一定范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，據(jù)此建立了測定辛硫磷的新方法.