[发明专利]一种用于有机磷农药检测的可再生光学生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学生物传感器，特别是涉及一种可用于有机磷农药检测的光学生物传感器。

背景技术

随着现代农业的发展，数以千计的农药被广泛使用。据咨询公司ARN报道2004年中国农药市场总销售额约160亿元人民币，比2003年增加了9％。2004我国农药产量约80万吨，受国家产业政策、种植结构、农药结构调整的影响，预测2005年国内农药的总体销售额要高于2004年。由上统计数据可知，化学农药在一段时间使用量呈增长趋势，仍然是最重要的农作物保护手段。杀虫剂(即农药)是一把双刃剑，一方面，作为保护农作物所使用的杀虫剂在农业上的应用越来越广泛，另一方面，杀虫剂的过度使用导致环境的极度农药污染，同时造成全球范围的昆虫杀虫剂抗药性和动物及农作物体内的农药残余。

大量使用的农药主要是有机磷类农药，有机氯类农药，拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类农药等。有机磷农药因其具有高效广谱、作用机理特殊、相对环境残留小、对作物安全、品种多、抗性发展慢、生产成本较低、有特效解毒剂等突出特点，无论是在使用的广泛程度还是在销售量所占的份额方面，均居各类农药之首，在农药市场中占有举足轻重的地位。有机磷农药在防治农作物病虫害、消灭害虫方面发挥巨大的作用的同时，由于过渡使用，不可避免的给生态环境造成了严重的污染，高剂量农药残留的蔬菜和水果也会给人的身体健康带来极大的隐患。如何高效监测有机磷农药在环境中的残留，从而制定相应治理措施，成为人们亟待解决的问题。

对有机磷农残的检测方法目前主要采用免疫学检测技术和化学仪器分析技术主要是高效液相色谱技术(HPLC)和气相色谱法。色谱法检测灵敏度较高，然而，在操作过程中需要仪器设备体积大且价格贵重，这种方法需要专门的实验室，其便携性较差，检测费用昂贵。ELISA法由于难以获得大量抗体，检测成本高，敏感性相比仪器分析较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有良好特异性及较高灵敏度，可方便再生，能够快速、简单、准确地检测出有机磷农药的光学生物传感器。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种用于有机磷农药检测的光学生物传感器，所述光学生物传感器包括光学发射装置及光学检测装置，还包括样品池，所述光学发射装置发射的光信号经过样品池，并由光学检测装置对经过样品池的光信号进行检测，光路经过的样品池壁为透明材料，所述样品池内设置有固定于载体上的酶，所述酶为有机磷水解酶。

所述光学发射装置发射的光信号包括检测光和参考光，检测光对应有机磷农药水解产物的吸收峰值波长附近；而参考光对应有机磷农药水解产物的几乎没有吸收的波段。

所述有机磷水解酶优选为mpd基因所表达的酶，所述mpd基因含有SeqID No.1所示的序列。

所述有机磷水解酶在其氨基酸序列的一端带有6个连续组氨酸。

所述载体为含有Ni²⁺离子的高分子聚合物。优选为含有Ni²⁺离子的高分子聚合物sepharose或NTA树脂。

在本发明具体的实施方式中，所述光学发射装置发射的光信号还包括中心波长大于525nm的参考光信号，且所述检测光信号与参考光信号交替产生，所述参考光信号的中心波长优选为595nm。

在本发明优选的实施方式中，所述光学发射装置包括发光二极管Ⅰ和发光二极管Ⅱ、滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ、半透半反镜、聚焦透镜及光纤束，发光二极管Ⅰ和Ⅱ的主轴分别垂直通过滤光片Ⅰ和Ⅱ，并且与半透半反镜成夹角45°，两个发光二极管的主轴在同一平面内且成90度，发光二极管Ⅰ的透射光和发光二极管Ⅱ的反射光被聚焦透镜耦合到光纤束中；发光二极管Ⅰ和发光二极管Ⅱ由驱动电路驱动交替发光，分别经过滤光片Ⅰ和Ⅱ后产生检测光及参考光两路单色性光信号。

在本发明优选的实施方式中，所述光学检测装置包括光电检测器及信号处理模块，所述光学发射装置发射的光信号透过样品池，由光电检测器接受并转化为电信号，再由数据处理模块对该电信号进行数据处理。

优选的，所述样品池内设置有酶反应池，所述酶及固定酶的载体设置于酶反应池内，所述酶反应池壁上设置有与样品池相通但限制载体通过的通道。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：