張凌燕, 王凱莉
(1.西南政法大學(xué), 重慶 401120; 2.重慶市高等學(xué)校物證技術(shù)工程研究中心, 重慶 401120)
傳感器在毒品檢測(cè)中的應(yīng)用研究
張凌燕1,2, 王凱莉1
(1.西南政法大學(xué), 重慶 401120; 2.重慶市高等學(xué)校物證技術(shù)工程研究中心, 重慶 401120)
毒品定性定量分析結(jié)果是毒品犯罪分子定罪量刑的重要依據(jù)之一。如何對(duì)海量的毒品進(jìn)行快速靈敏的檢測(cè)一直是緝毒部門面臨的難題。目前毒品檢測(cè)的方法較多,但這些方法最大的缺點(diǎn)是單個(gè)樣品檢測(cè)周期長(zhǎng),不能對(duì)大批樣品進(jìn)行高通量的檢測(cè),并且或存在儀器設(shè)備昂貴、或存在需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理、或存在不能定量分析等弊端。近些年,國內(nèi)外對(duì)新型毒品檢測(cè)方法進(jìn)行了研究,如利用懸臂梁、石英晶振、表面等離子共振、熒光、電流等對(duì)毒品進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。這些傳感器能快速、靈敏且高通量的對(duì)毒品進(jìn)行定性定量檢測(cè),為毒品檢測(cè)提供了新的方向與思路。
傳感器; 毒品檢測(cè); 綜述
毒品問題現(xiàn)已成為重大的社會(huì)問題之一,毒品檢測(cè)技術(shù)的研究與發(fā)展迫在眉睫。氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用被廣泛應(yīng)用于毒品的檢測(cè),但由于需要對(duì)樣品進(jìn)行純化和衍生等前處理,使之更適合應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室。因此,尋找具有低檢測(cè)限、無需對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理、且能進(jìn)行批量檢測(cè)的新方法尤為重要。石英晶振型、電流型、熒光型等傳感器具有特異性、可攜帶性、快速及低成本等優(yōu)點(diǎn),是很好的替代檢測(cè)方法。本文綜述了國內(nèi)外懸臂梁、石英晶振型、表面等離子共振型、熒光型、電流型等傳感器在毒品檢測(cè)中的應(yīng)用與進(jìn)展。
You-Chen Tsenge等[1]依據(jù)懸臂梁檢測(cè)原理研究了一種新型甲基苯丙胺(MA)傳感器。該傳感器利用自組裝原理以巰基丙胺及戊二醛縮合的物質(zhì)為交聯(lián)劑,將甲基苯丙胺抗體anti-MA固定在金及鈦混合壓電晶片上,并將晶片固定于十字支架的懸臂梁上。氦氖激光器、光學(xué)桿杠、四象限探測(cè)器組成該裝置的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)。其原理是當(dāng)待測(cè)物中的MA抗原與固定在懸臂梁上的抗體結(jié)合后,會(huì)導(dǎo)致懸臂梁彎曲變形并產(chǎn)生共振頻率,此時(shí)待測(cè)物的量可由四象限探測(cè)器檢測(cè)反射激光的變化確定。該傳感器對(duì)MA抗原的檢測(cè)范圍為3.4×10-11~3.4×10-10mol/L,由于線性范圍窄,且裝置復(fù)雜,故未有更深入的報(bào)道。
石英晶振微天平傳感器由于成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是一種具有潛力的應(yīng)用儀器。Thomas Frisk[2]實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一種可在普通環(huán)境中進(jìn)行液體樣品吸附及傳輸?shù)奈C(jī)械界面的石英晶體可卡因傳感器。如圖1所示,該傳感由2 cm×1 cm硅片、聚四氟乙烯塑膠入口連接管、不銹鋼管硅膠管等形成檢測(cè)池的底部,其中,作為敏感元件的硅片表面呈現(xiàn)出50 μm高的柱狀微陣列分布特點(diǎn),與可以與電路融為一體的硅組合成的微機(jī)械界面,消除了重復(fù)加樣時(shí)的機(jī)械沖擊對(duì)石英晶振蕩頻率產(chǎn)生的影響。分別將可卡因抗體、海洛因抗體固定在此柱狀微結(jié)構(gòu)的硅片薄膜上,在非密閉環(huán)境下,含有可卡因或海洛因等抗原的液體通過反應(yīng)池時(shí),與固定的抗體發(fā)生特異性結(jié)合,薄膜質(zhì)量由此變化,引起石英晶振固有頻率變化,根據(jù)待測(cè)品標(biāo)準(zhǔn)品的含量與頻率信號(hào)變化繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,即可求出待測(cè)可卡因或海洛因的濃度。該傳感器檢測(cè)時(shí)間短,機(jī)器的體積和質(zhì)量小,成本降低,具有制成便攜式儀器的可能。但由于其穩(wěn)定性易受測(cè)試環(huán)境的影響,故近些年對(duì)其的研究報(bào)道也較少。
圖1 傳感器的俯視圖(頂部)和剖視圖(中部)[2]
利用牛血清白蛋白(BSA)的吸附作用,MA-BSA的結(jié)合物可以物理吸附于傳感器的金薄片上,當(dāng)含有anti-MA的溶液流過此金薄片時(shí),MA-BSA與anti-MA發(fā)生免疫結(jié)合,金薄片上的表面等離子體共振信號(hào)隨結(jié)合anti-MA濃度的增加而增加,當(dāng)加入的待測(cè)物含MA時(shí),MA將與固定于金薄片上MA-BSA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合anti-MA,使得能與金薄片上MA-BSA結(jié)合的anti-MA減少,導(dǎo)致表面等離子體共振(SPR)信號(hào)明顯降低,該信號(hào)的變化與待測(cè)物中MA在6.7×10-13~6.7×10-9mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。由于是物理吸附,該傳感器穩(wěn)定性差[3]。
Paul P. Dillon等[4]將酶免法與SPR傳感器結(jié)合用于嗎啡-3-葡萄糖醛酸苷(M3G)檢測(cè),該方法首先利用酶免法對(duì)系列參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,然后用SPR技術(shù)對(duì)M3G進(jìn)行定量檢測(cè)。第一步:將M3G(抗原)與卵清蛋白形成的共軛物包被微孔板,然后加入抗體和M3G標(biāo)準(zhǔn)品的混合液,此時(shí),M3G標(biāo)準(zhǔn)品能夠抑制抗體與微孔板上固定的M3G抗原的結(jié)合,該反應(yīng)完成后,再加入酶標(biāo)記的羊抗兔二抗與固定的剩余的M3G結(jié)合,通過檢測(cè)標(biāo)記酶的光信號(hào)對(duì)固定在微孔板上M3G及抗體的量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。第二步:將M3G與卵清蛋白作為抗原以優(yōu)化條件后修飾芯片表面,然后加入優(yōu)化了量的抗體及M3G標(biāo)準(zhǔn)品(或抗體及M3G待測(cè)品),從而對(duì)M3G進(jìn)行定量分析。實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)本實(shí)驗(yàn)裝置的芯片再生后,可重復(fù)使用50~60次,對(duì)尿液中M3G的檢測(cè)范圍為3.4×10-12~2.2×10-10mol/L,且變異系數(shù)范圍為1.48%~11.24%。
在IngerVikholm-Lundin小組[5]的研究報(bào)道中,抗3,4-亞甲基二氧甲基苯丙胺(anti-MDMA)被分割為帶有巰基的菠蘿蛋白酶的Fab片段。利用巰基與金的作用,可將該片段直接固定于金片上,再利用抗原抗體的結(jié)合,將BSA修飾的MDMA作為抗原固定于金片上(A~D),如圖2所示。當(dāng)溶液中有anti-MDMA時(shí),其與固定在金片上的抗原結(jié)合(E),然而,當(dāng)溶液中通入含MDMA的待測(cè)品時(shí),該anti-MDMA又脫離金片,成為自由抗體而與待測(cè)品中的MDMA結(jié)合(F),利用表面等離子共振的變化可以觀察此抗原抗體的結(jié)合及解離過程,如圖2所示,從而可定量檢測(cè)出MDMA,該傳感器的檢測(cè)下限可達(dá)1.4×10-10mol/L。
Laura Asturias-Arribas等[6]把單克隆嗎啡抗體(嗎啡單抗)包被的聚合物珠子置于嵌在發(fā)光體/檢測(cè)器里的流通池中,將熒光素結(jié)合的嗎啡作為熒光素標(biāo)記半抗原(即熒光素標(biāo)記的嗎啡),采用一步法熒光免疫分析原理。稀釋的尿液樣品與熒光素標(biāo)記的嗎啡混合后,通過流通池中抗體包被的珠子,如果樣品中有非標(biāo)記的嗎啡,將與熒光素標(biāo)記的嗎啡競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合抗體。當(dāng)標(biāo)記的嗎啡與抗體結(jié)合后,珠子表面發(fā)射出可被連續(xù)檢測(cè)到的熒光,如果與抗體結(jié)合的待測(cè)物多,則與該抗體結(jié)合的熒光素標(biāo)記的嗎啡就少,故通過檢測(cè)熒光信號(hào)的變化就能確定待測(cè)物的量。實(shí)驗(yàn)證明,熒光素標(biāo)記的嗎啡與嗎啡抗體的結(jié)合在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定,且離解平衡常數(shù)為2.3×10-10。該方法對(duì)M3G的檢測(cè)范圍為7.0×10-13~1.8×10-10mol/L,分析靈敏度為7.0×10-13mol/L,分析時(shí)間為每個(gè)樣品3 min。
圖2 表面等離子共振型毒品檢測(cè)傳感器工作原理示意圖
近年來,將適配體用于熒光傳感器的研究較多,將4-氨基苯磺酸以電化學(xué)氧化方法結(jié)合在石蠟灌注的石墨電極表面,然后利用磺酸基團(tuán)結(jié)合被三(2,2′-聯(lián)吡啶)釕(Ⅱ)標(biāo)記的適配體,從而制備了可卡因電化學(xué)發(fā)光傳感器[7]。當(dāng)溶液中有可卡因存在時(shí),其與適配體特異結(jié)合,導(dǎo)致三(2,2′-聯(lián)吡啶)釕(Ⅱ)發(fā)生熒光淬滅,電化學(xué)發(fā)光的能力降低,該熒光減少的值與可卡因成比例。該傳感器用于可卡因檢測(cè)時(shí),檢測(cè)下限可達(dá)1.0×10-11mol/L。此外,該適配體可卡因電化學(xué)發(fā)光傳感器展現(xiàn)出高的再生性能(再生7次,RSD=2.8%)及長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性(21天后仍能保持初始熒光的96.8%)。
2011年,Cai Qinhong等人曾報(bào)道了一種用于檢測(cè)可卡因的電化學(xué)熒光三明治免疫傳感器[8]。該傳感器是將一個(gè)單一適配體分成兩個(gè)可以獨(dú)自折疊且可以分別與靶目標(biāo)結(jié)合的片段,其中一個(gè)片段作為捕獲探針固定于金電極表面,而另一個(gè)片段作為檢測(cè)探針則用摻雜納米硅的三(2,2′-聯(lián)吡啶釕)標(biāo)記,由于捕獲探針與檢測(cè)探針兩個(gè)片段之間不易發(fā)生反應(yīng),帶熒光的片段不能結(jié)合在電極上,故電化學(xué)熒光信號(hào)很弱。然而當(dāng)待測(cè)溶液中有可卡因時(shí),其可誘發(fā)兩個(gè)片段發(fā)生強(qiáng)烈結(jié)合,從而使三(2,2′-聯(lián)吡啶釕)固定在電極上,使電化學(xué)熒光信號(hào)明顯增強(qiáng),如圖3所示,增強(qiáng)的電化學(xué)熒光度與可卡因濃度的對(duì)數(shù)在1.0×10-9~1.0×10-11mol/L范圍內(nèi)呈正比關(guān)系,如圖3所示,檢測(cè)濃度下限為3.7×10-12mol/L。
圖3 電化學(xué)熒光度與可卡因濃度關(guān)系[8]
2-氨基-5,6,7-三甲基-1,8-萘啶(ATMND)是一種熒光小分子物質(zhì)。當(dāng)可卡因適體MNS-4.1與ATMND非特異性結(jié)合時(shí),會(huì)導(dǎo)致其熒光猝滅。然而當(dāng)溶液中存在可卡因時(shí),可卡因會(huì)取代ATMND而與核酸適體發(fā)生特異性結(jié)合,釋放出的ATMND在溶液中發(fā)射熒光而產(chǎn)生一個(gè)陡峭的熒光數(shù)值。在此基礎(chǔ)上改變MNS-4.1的序列,組裝成新的可卡因適體(38-GC),它具有降低背景噪聲、提高信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。使用38-GC制備的新傳感器,可以在幾秒內(nèi)檢測(cè)到濃度低至6.6×10-10mol/L的可卡因,在未稀釋的唾液、尿液和血清樣品中檢測(cè)限分別為1.0×10-5mol/L、1.8×10-5mol/L和3.6×10-5mol/L。檢測(cè)限比基于目標(biāo)誘導(dǎo)構(gòu)象變化法的適配體可卡因傳感器低50倍[9]。
5.1 一次性電流型傳感器
為了滿足廣大基層檢驗(yàn)人員以及大批量檢測(cè)的需要,有必要研究一次性電流型傳感器。常見毒品搖頭丸主要由亞甲二氧基苯丙胺和與甲基苯丙胺衍生物組成,其中甲基苯丙胺衍生物有3,4-亞甲二氧基苯(MDA)、3,4-亞甲基二氧甲基苯丙胺(MDMA)以及3,4-亞乙基二氧甲基苯丙胺(MDMA)。通過單克隆技術(shù)制備的亞甲二氧基苯丙胺和甲基苯丙胺抗體(anti-MA)可用于亞甲二氧基類相似物的測(cè)定,Deirdre B等[10]使用一次性碳絲網(wǎng)印刷電極和辣根過氧化物酶標(biāo)記的電流型免疫傳感器可檢測(cè)唾液和尿液中搖頭丸的成分。該傳感器含一個(gè)特殊的抗MDA-BSA抗體,該抗體僅對(duì)MDA、MDMA等成分發(fā)生特異性反應(yīng),用四甲基聯(lián)苯胺(TMB)作為酶的底物,在+100 mV vs時(shí)以Ag/AgCl為參比電極,檢測(cè)碳絲網(wǎng)印刷電極上氧化產(chǎn)物從而定量分析待測(cè)物。結(jié)果表明,MDA的標(biāo)準(zhǔn)曲線在3.0×10-12~2.0×10-9mol/L濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,在唾液和尿液中檢測(cè)限分別為1.8×10-12mol/L和2.0×10-13mol/L。該傳感器操作簡(jiǎn)便,無需對(duì)血樣、唾液或尿液樣本進(jìn)行稀釋即可檢測(cè)。
Laura Asturias-Arribas等[11]報(bào)道了碳納米管修飾電極的一次性電流型傳感器。然而,該一次性傳感器易受到可待因、對(duì)乙酰氨基酚或者咖啡因的影響,他們的氧化峰可能會(huì)重疊而導(dǎo)致假陽性。針對(duì)這一問題有兩種方案。第一種方案是使用未經(jīng)修飾的絲網(wǎng)印刷碳電極,用偏最小二倍回歸分析用來解決伏安信號(hào)的重疊,第二方案是用碳納米管修飾一次性碳傳感器,用最小二倍回歸法對(duì)可卡因產(chǎn)生的伏安電流進(jìn)行定量計(jì)算,在可卡因濃度范圍為10~155 μmol·L-1時(shí)呈比例關(guān)系,重現(xiàn)性為5.6%(RSD,n=7)。這兩個(gè)方案都已成功應(yīng)于可卡因的純度的評(píng)價(jià),具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。此外,Lindy Murphy等[12]也報(bào)道了絲網(wǎng)印刷電極制備的一次性傳感器,該一次性傳感器可以直接用于唾液中鹽酸安非他明的檢測(cè),其檢測(cè)濃度下限可達(dá)2.2×10-9mol/L。
5.2 再生型電流型傳感器
吸附型傳感器很難防止產(chǎn)生假陽性,由此極大限制了其在復(fù)雜樣品(如血液)中的應(yīng)用,而抗原抗體特異性免疫反應(yīng)或基于核酸適配體構(gòu)型變化的電流型傳感器能與目標(biāo)物質(zhì)高特異性、高選擇性地結(jié)合,從而避免假陽性。與抗體相比,核酸適配體能夠識(shí)別與之相對(duì)應(yīng)的靶分子,并形成高親和力的靶分子-適配體復(fù)合物。Brian R. Baker[13]實(shí)驗(yàn)小組報(bào)道了一種適配體可卡因電流型生物傳感器。該傳感器首先在金電極上自組裝一層烷基硫醇,通過其醇基將被亞甲藍(lán)標(biāo)記的適配體固定在電極上。在缺乏靶目標(biāo)時(shí),標(biāo)記的適配體僅有三分之一保持完整的雙鏈狀態(tài),剩余的三分之二均是展開的單鏈。當(dāng)溶液中有可卡因靶目標(biāo)存在時(shí),適配體與可卡因形成了三向連接構(gòu)象結(jié)合物,使亞甲藍(lán)暴露于溶液中,電極還原峰電流顯著增加。實(shí)驗(yàn)中選用了分別稱為A1、A2、A3、A4的適配體,結(jié)果表明A1與A4適配體修飾的電極均能檢測(cè)人唾沫及其他復(fù)雜且易受污染的樣品中的可卡因,其檢測(cè)濃度下限為5.0×10-4mol/L。此外,該E-AB傳感器具有檢測(cè)時(shí)間短,電極易通過簡(jiǎn)單的洗滌再生利用,無酶標(biāo)記故壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
H.Tom. Soh[14]研究小組利用微流體技術(shù),研制了微流體E-AB傳感器檢測(cè)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的龐大設(shè)備相比,微流體技術(shù)在物質(zhì)運(yùn)輸和擴(kuò)散方面更具優(yōu)勢(shì),精細(xì)加工允許其在微型化流動(dòng)池中進(jìn)行多電極精確組合,可同時(shí)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)系統(tǒng)由液體輸入、電極基體、液體輸出3部分組成,其中電極基體由1支鉑參比、1支鉑對(duì)電極和3支經(jīng)同一種適配體修飾的金工作電極呈線排列而成。當(dāng)存在可卡因時(shí),適配體與可卡因形成三元復(fù)合物,電子媒介體亞甲藍(lán)與電極的距離縮短,電子轉(zhuǎn)移速度由此加快,還原峰電流增大,增加的還原峰電流與血液中的可卡因在1.0×10-5~1.0×10-4mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于可流動(dòng)注射樣品,故可實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)可卡因,且3支工作電極可以同時(shí)對(duì)同一濃度樣品進(jìn)行3次平行檢測(cè),從而分析標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外,可同時(shí)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè),提高檢測(cè)效率。
然而,在上述報(bào)道中,適配體與靶分子僅是1∶1結(jié)合,限制了信號(hào)進(jìn)一步放大,從而影響了檢測(cè)靈敏度,因此,需要對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行放大信號(hào)或者降低背景的處理。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)核酸釋放能夠提高電化學(xué)檢測(cè)靈敏度,但該研究面臨的新問題是由于空間位阻的影響,阻止DNA從核酸釋放中脫離。于是Tang Dianping[15]小組經(jīng)過試驗(yàn)選擇了納米磁性石墨烯作為平臺(tái),制備了硫堇和二茂鐵作為標(biāo)記且利用核酸釋放能進(jìn)行電化學(xué)分析檢測(cè)的多通路適配體傳感器。納米磁性石墨烯具有磁晶各向異性、良好導(dǎo)電、大的比表面積及二維結(jié)構(gòu)等性能,可以吸附大量適配體。由于核酸酶及芳香化合物的作用,二茂鐵標(biāo)記的三磷酸腺苷適配體(Fc-P1)與硫堇標(biāo)記的可卡因適配體(Th-P2)被非特異結(jié)合在納米磁性石墨烯表面。固定在電極上的Th-P2和Fc-P1分別出現(xiàn)在不同的峰電位。當(dāng)待測(cè)物中三磷酸腺苷(ATP)、可卡因(cocaine)與相應(yīng)的Fc-P1和Th-P2反應(yīng)后形成了ATP/Fc-P1、cocaine/Th-P2復(fù)合物,該復(fù)合物中的cocaine、ATP阻礙了納米磁性石墨烯對(duì)適配體的吸附,從而使ATP/Fc-P1、cocaine/Th-P2復(fù)合物脫離納米磁性石墨烯,而脫離納米磁性石墨烯后的ATP/Fc-P1、cocaine/Th-P2復(fù)合物能夠被DNase I剝離出cocaine和ATP,這些剝離出的cocaine和ATP能夠再次進(jìn)攻納米磁性石墨烯上的適配體,導(dǎo)致電極電流顯著減少,此電流的變化與cocaine和ATP呈定量關(guān)系。該傳感器對(duì)cocaine、ATP的檢測(cè)濃度下限分別可達(dá)1.5 pM和0.1 pM,而且該方法有望制成E-AB傳感陣列,為大批量檢測(cè)臨床或法庭科學(xué)中的可卡因毒品的檢測(cè)提供可能。
Ali A. Ensafi等[16]研究了基于聚二烯丙基二甲基銨分散多壁碳納米管修飾的石墨電極為工作電極的可待因、嗎啡生物電流型傳感器。該研究利用差分脈沖伏安技術(shù)檢測(cè)電化學(xué)氧化信號(hào)來檢測(cè)電流,但可待因和嗎啡的峰電流位置區(qū)別不明顯,當(dāng)DNA存在時(shí),可待因峰電位負(fù)移,嗎啡峰電位正移,二者的峰電位截然不同,從而可對(duì)兩者進(jìn)行有效區(qū)分。實(shí)驗(yàn)證明,該傳感器對(duì)血漿、尿液樣本以及藥物制劑中可卡因和嗎啡的檢測(cè)濃度下限分別為1.4×10-4mol/L和1.5×10-4mol/L。
Laura Asturias-Arribas等[17]用乙酰膽堿酶與絲網(wǎng)印刷碳電極、四硫富瓦烯共同制備的電極,當(dāng)待測(cè)樣品中有硫代乙酰膽堿時(shí),電極的電流響應(yīng)顯著增加。然而,將可待因加入硫代乙酰膽堿中,可待因?qū)σ阴D憠A酯酶有抑制作用,會(huì)導(dǎo)致對(duì)硫代乙酰膽堿的催化作用降低,電流降低,其中該電流的變化與可待因成比例關(guān)系。該傳感器對(duì)可待因的檢測(cè)濃度下限可達(dá)2.0×10-5mol/L。
生物酶作為催化劑制備的傳感器,利用酶放大電信號(hào)的特點(diǎn)可提高其檢測(cè)靈敏度。但酶易失活,酶標(biāo)記電流型傳感器的使用壽命較短。因此需尋找可以替代生物酶的人工酶。Zhang Lingyan[18]等以普魯士藍(lán)和anti-MA修飾電極,利用具電子媒介體及催化功能的普魯士藍(lán)催化過氧化氫的能力,顯著增強(qiáng)了電極電流,提高了檢測(cè)靈敏度。當(dāng)待測(cè)液中的甲基苯丙胺(MA)與抗體結(jié)合后,電極上的電流信號(hào)減弱,減弱的電流與抗原成比例。實(shí)驗(yàn)證明,該傳感器操作簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、靈敏度好,且對(duì)MA的檢測(cè)濃度范圍為1.0×10-8~5.0×10-6mol/L。此外,Satoshi Arimoto等[19]報(bào)道了二茂鐵衍射物(CocAP-Fc)共聚DNA適配體修飾金電極的傳感器,其檢測(cè)原理為電極表面的CocAP-Fc對(duì)可卡因分子進(jìn)行識(shí)別,并與之發(fā)生免疫結(jié)合,從而導(dǎo)致電極的構(gòu)象變化。如圖4所示,對(duì)該電極進(jìn)行熱處理(70 ℃加熱5 min)后,傳感器的氧化電流隨待測(cè)液中的可卡因濃度的增加而增加。
圖4 CocAP-Fc共聚DNA適配體修飾電極的傳感器對(duì)可卡因的測(cè)定[19]
最新研究發(fā)現(xiàn)可卡因和嗎啡在雙鏈DNA上能夠產(chǎn)生構(gòu)象變化,且這些構(gòu)像變化會(huì)導(dǎo)致這兩種化合物產(chǎn)生不同的電化學(xué)氧化信號(hào)。Nada F. Atta等[20]報(bào)道的三明治電流型傳感器,不但可以檢測(cè)人尿液中的嗎啡,還可以同時(shí)檢測(cè)抗壞血酸和尿酸。
傳感器技術(shù)現(xiàn)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域,在法庭科學(xué)領(lǐng)域中也有所應(yīng)用,如傳感器檢測(cè)技術(shù)已被應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)安檢的爆炸物檢測(cè)。但是該技術(shù)仍然存在著諸多弊端,若要在法庭科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用需要進(jìn)一步的研究。雖然當(dāng)前對(duì)于傳感器技術(shù)的研究仍處于基礎(chǔ)性、應(yīng)用性階段,但是由于其具有低檢測(cè)限、批量化、高通量、檢驗(yàn)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),傳感器技術(shù)在法庭科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域中將有更廣闊的應(yīng)用前景。
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D918.93
重慶市科委自然科學(xué)基金項(xiàng)目(cstc2016jcyjA0503);重慶市教委自然科學(xué)基金項(xiàng)目(KJ1500111)。
張凌燕(1971—),女,湖南長(zhǎng)沙人,博士,教授。研究方向?yàn)槲镒C技術(shù)。