Elektrochemische biosensor voor storingsvrije detectie van organofosforpesticiden

Organofosforpesticiden (OP’s), een klasse van dodelijke zenuwagentia die veel worden gebruikt in de landbouw, vormen een extreme bedreiging voor de menselijke gezondheid en het milieu.

Een elektrochemische biosensor op basis van de remming van acetylcholinesterase (AChE) wordt beschouwd als een ideaal hulpmiddel voor snelle detectie van OP’s, maar heeft last van de trage elektrodekinetiek en het hoge oxidatiepotentieel naar signaalsoorten.

Onlangs heeft een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Lu Xianbo en prof. Chen Jiping van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een krachtige elektrochemische biosensor ontwikkeld voor de storingsvrije detectie van OP’s.

Deze studie is gepubliceerd in Biosensoren en bio-elektronica op 21 februari.

De onderzoekers synthetiseerden een nanocomposiet van ultrafijne Cu-kwantumdots (QD) die uniform zijn geladen op driedimensionale ultradunne graphdiyne (GDY) nanosheets (aangeduid als Cu@GDY) via een eenstapsstrategie. Cu@GDY vertoonde een hoge dichtheid van actieve sites met aanhoudende stabiliteit.

Vervolgens fabriceerden ze een AChE-biosensor op basis van Cu@GDY om OP’s te detecteren en ontdekten dat de resultaten van het Cu@GDY-nanocomposiet het elektrochemische signaal konden versterken en het oxidatiepotentieel voor OP’s konden verminderen.

Bovendien onderzochten ze het potentiële elektrokatalysemechanisme en de structuur-activiteitsrelaties van de voorgestelde biosensor door de kinetiek van de elektrodereactie, de bron van actieve plaatsen en de interactie tussen signaalsoorten en actieve plaatsen te karakteriseren. “Na theoretische afleiding en experimentele verificatie van enzymremmingskinetiek, werd geverifieerd dat de biosensor een hoge gevoeligheid heeft om OP’s te detecteren”, zei prof. Lu.