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原文传递目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台

专利名称：	目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台
摘要：	一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，属于生物传感器技术领域。载体为具备目标响应的水凝胶材料，其具有类似氧化酶活性的MnO2NFs，可使无色的3,3’,5‑,5’‑四甲基联苯胺显色剂氧化成蓝色的oxTMB，同时，H2O2的存在会分解MnO2NFs使其失去类酶活性。有机磷农药(对氧磷)作为AChE的抑制剂可抑制AChE催化乙酰胆碱生成H2O2，减少MnO2NFs的分解，从而刺激试剂盒的颜色响应，进一步结合智能手机实现对试剂盒图像数据的采集及分析。本发明能够快速对OPs进行现场手持化检测，其具有操作简便、灵敏度高、成本低廉等优势，为食品安全和人类健康的便携式监测提供了新的视角。
专利类型：	发明专利
申请人：	吉林大学
发明人：	卢革宇;刘凤敏;闫旭;金蕊;孙鹏;刘方猛;王晨光;刘晓敏;高原;梁喜双
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010097128.X
公开号：	CN111189822A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	刘世纯;王恩远
分类号：	G01N21/78;G01N21/01;G01N1/38;G;G01;G01N;G01N21;G01N1;G01N21/78;G01N21/01;G01N1/38
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于：是由如下步骤制备得到， (1)首先，将5.0mL、0.25～1.5mg mL-1牛血清白蛋白(BSA)与5.0mL的MnCl2水溶液混合，将得到的混合物溶液在室温下连续搅拌1～2.5小时；随后用0.5～1.5mol L-1的NaOH溶液将混合物溶液的pH值调至10.0，再放置2～6小时后得MnO2NFs并于4.0℃下保存；然后，将海藻酸钠(SA)充分溶解在pH8.0的Tris-HCl缓冲液中，海藻酸钠的浓度为15～25mg mL-1；将该将海藻酸钠(SA)溶液快速转移酶标板中，接下来将MnO2NFs加入到含海藻酸钠(SA)溶液的酶标板中；充分混合后，立即向上述混合液中滴加浓度为1.0～8.0mg mL-1的CaCl2溶液，从而在酶标板中得到均匀的BSA-MnO2NFs-SA水凝胶； (2)将10～30μL、0.0005～3.0μg mL-1对氧磷农药水溶液和10～30μL、4.0～10.0U mL-1乙酰胆碱酯酶水溶液混合后在37℃下孵育10～45分钟，实现对氧磷对乙酰胆碱酯酶活性的抑制；随后，向上述混合液中加入40μL乙酰胆碱和胆碱氧化酶水溶液，其中乙酰胆碱的浓度为10～200mmol L-1，胆碱氧化酶的浓度为1.0～6.0U mL-1，在37℃下孵育15～45分钟后；最后将该反应溶液加入到步骤(1)得到的BSA-MnO2NFs-SA水凝胶中，从而得到MnO2NFs水凝胶试剂盒； (3)向步骤(2)得到的MnO2NFs水凝胶试剂盒中滴加10～30μL、1.5mmol L-1的TMB显色剂，试剂盒显色反应被触发，可观察到随着对氧磷农药浓度的增加，试剂盒颜色逐渐由无色变为蓝色；使用智能手机自制的应用程序记录该颜色变化，将颜色信息转化为灰度值，建立灰色值与农药浓度对数的关系曲线，从而得到基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台。 2.如权利要求1所述的一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于：步骤(1)中MnCl2的浓度为1.0×10-3～5.0×10-3mol L-1，MnO2NFs和海藻酸钠(SA)的质量比为0.001～6.67：1，MnO2NFs和CaCl2间的质量比为0.001～0.003：1。 3.如权利要求1所述的一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于：步骤(2)中乙酰胆碱的浓度为10～200mmol L-1，胆碱氧化酶的浓度为1.0～6.0U mL-1。 4.如权利要求1所述的一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于：智能手机自制的应用程序通过开发工具Android Studio完成设计，分为Photo-拍照取样、File-打开样本照片所在目录、Analysis-后台分析灰度值与农药浓度之间的关系、Real sample-预测新的实际样本照片的农药浓度四个功能。 5.如权利要求4所述的一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于：智能手机自制的应用程序有如下模块， Camera Activity：使用Take Picture方法完成拍照，并将照片存入指定文件中； Data：首先，通过getPixe方法提取样本照片指定位置RGB值。为了减少由于反光、试剂浓度不均导致部分像素点明显与实际情况不符从而影响实验结果，选取以试剂中心为对称中心、相邻点相隔5像素的25个初始点。然后，由这25个初始点的RGB值计算灰度值，并且取中位数，使实验结果更加科学客观，这样就能得到一个试管中试剂的灰度值。RGB值转灰度值为Gray＝0.299R+0.587G+0.114B，为了避免低速的浮点运算，加快转换速度，采用整数运算和位运算进行优化Gray＝(313524R+615514G+119538B)>>20；最后，重复操作，计算出每个试管中试剂的灰度值； Fore：根据若干组灰度值和农药浓度，运用回归分析拟合出关系曲线，并且计算出拟合度(R2)。 6.如权利要求5所述的一种基于目标响应式水凝胶与智能手机集成的有机磷农药现场定量检测平台，其特征在于： Photo：采用Camera Activity模块； File：通过用户输入的数据得到所需照片的路径，进行访问； Analysis：采用Data模块得到样本中每个试管中试剂的灰度值，再采用Fore模块得到拟合曲线和R2； Real sample：采用Photo得到样本照片，通过Data模块得到每个试管中试剂的灰度，再根据Fore模块得到的拟合曲线，预测试剂中的农药浓度。
所属类别：	发明专利