蔣宇婷,陳 文*

(1.成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610059;2.礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

電化學(xué)傳感器檢測(cè)環(huán)境中多氯聯(lián)苯的研究進(jìn)展

蔣宇婷1,2,陳 文1,2*

(1.成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610059;2.礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

多氯聯(lián)苯(PCBs)為環(huán)境中持久性有毒有機(jī)污染物之一，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。隨著科研人員對(duì)PCBs危害性認(rèn)識(shí)的深入，PCBs監(jiān)測(cè)方法的研究日益增多。該文概述了近年來國內(nèi)外PCBs的主要分析方法，重點(diǎn)介紹了電化學(xué)傳感器檢測(cè)PCBs的研究成果，指出了目前電化學(xué)傳感器檢測(cè)PCBs存在的問題，并對(duì)電化學(xué)傳感器在PCBs檢測(cè)中的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

多氯聯(lián)苯；電化學(xué)傳感器；分析方法；研究進(jìn)展

圖1 多氯聯(lián)苯的結(jié)構(gòu)通式Fig.1 General structure of polychlorinated biphenyls

多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls,簡稱 PCBs，又名氯化聯(lián)苯)，是一類具有高穩(wěn)定性的氯代烴類化合物，屬于人工合成的工業(yè)品。在聯(lián)苯的2個(gè)苯環(huán)上可連有不同數(shù)目、不同位置的氯原子，共有209種異構(gòu)體，這些同系物多為非共平面結(jié)構(gòu)，只有其中的4種非鄰位取代和8種鄰位取代 PCB具有共平面結(jié)構(gòu)，稱為共平面 PCB(Co-PCBs)。PCBs結(jié)構(gòu)通式見圖1。

1 概 述

雖然PCBs已被停產(chǎn)禁用，但因其曾大量使用，且理化特性極為穩(wěn)定，可通過地表徑流、大氣沉降和含 PCB 固體廢棄物的棄置進(jìn)入土壤，且由于具有半揮發(fā)性等特征，可從土壤和水體中進(jìn)入大氣，在整個(gè)生態(tài)環(huán)境中形成持久性殘留，因此對(duì)環(huán)境樣品中PCBs的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)任重而道遠(yuǎn)。

由于PCBs的危害性，各國均非常重視環(huán)境中PCBs的監(jiān)控，尤其對(duì)于環(huán)境水體的指標(biāo)要求。日本在1982年12月登記的法規(guī)中規(guī)定廢水中PCBs 的排放標(biāo)準(zhǔn)為0.003 mg·L-1(PCBs總量)，歐共體在1983年1月登記的飲用水法規(guī)中規(guī)定了PCBs的最高允許濃度0.1 pg·L-1(每種物質(zhì)分開)、 0.5 pg·L-1(PCBs 總量)。我國是《斯德哥爾摩公約》的簽約國，于1989年將PCBs列入“水中優(yōu)先控制污染物黑名單”并于1992年實(shí)施了“含多氯聯(lián)苯廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)”(GB13015-91)，新頒布的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中規(guī)定，集中式生活飲用水、地表水源地水中PCBs的含量不得超2×10-5mg·L-1[4]。

2 分析方法介紹

2.1 化學(xué)分析法

PCBs在環(huán)境中的濃度較低、組分復(fù)雜，準(zhǔn)確定性和定量存在一定難度。目前，國際上公認(rèn)的較為常用而有效的方法為氣相色譜法(GC)[5-6]及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS，GC-MS/MS)[7-9]等化學(xué)分析法，這些方法分離能力強(qiáng)、耗時(shí)相對(duì)較短，并可進(jìn)行多組分分析。但其操作技術(shù)要求較高，設(shè)備昂貴，儀器體積較大，無法應(yīng)用于樣品的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，尤其使用GC測(cè)定Aroclor樣品時(shí)，極易出現(xiàn)假陽性[10]；GC-MS方法具有良好的分離特性，已能對(duì)PCBs的幾十種同系物進(jìn)行同時(shí)定量檢測(cè)，且精確度很高，但在大批量樣品的簡捷快速檢測(cè)方面仍受到限制，方法前處理技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化仍是今后的主要研究方向。

2.2 生物分析法

隨著生物科學(xué)的不斷發(fā)展及其與其他科學(xué)的交叉延伸，生物分析技術(shù)亦被引入到PCBs檢測(cè)領(lǐng)域。相對(duì)而言，生物學(xué)方法無需復(fù)雜的前處理過程，在大批量樣品篩查方面具有較大優(yōu)勢(shì)。目前常見的生物分析法有免疫分析法、SERS分析技術(shù)及其他生物檢測(cè)等方法。

2.2.1免疫分析法免疫分析法是一類常見的分析方法，它是以抗原與抗體的特異性反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種分析技術(shù)，具有特異性較強(qiáng)、檢測(cè)方便、耗時(shí)較短、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但該方法的靈敏度總體不高，在痕量污染物的檢測(cè)方面受到限制。免疫分析包括酶聯(lián)免疫法和其它免疫法，在對(duì)PCBs的免疫檢測(cè)研究方面，國外在20世紀(jì) 90 年代即開始用免疫方法檢測(cè)環(huán)境中毒性較大的共平面PCBs[11-12]，近年來，國內(nèi)外在各類PCBs總量和單量的免疫測(cè)定方面也有較多的研究[13-16]。尤其是上海交通大學(xué)莊惠生教授研究團(tuán)隊(duì)[17-19]用當(dāng)前比較先進(jìn)的實(shí)時(shí)熒光PCR(rt-PCR)作為抗原抗體結(jié)合物的檢測(cè)手段，通過制備特異性的PCBs多克隆抗體建立了環(huán)境中PCBs的rt-IPCR測(cè)定方法，檢出限分別達(dá)1.5 fg·mL-1、1.72 pg· L-1和2.55 pg· L-1，檢測(cè)靈敏度取得了很大的進(jìn)展，但依然未能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。另外，PCR需對(duì)靶分子進(jìn)行級(jí)聯(lián)放大后才能檢測(cè)，耗時(shí)較長，而且難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的定量測(cè)定[20]。該技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化，以提高其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

2.2.2表面增強(qiáng)拉曼光譜分析技術(shù)基于納米或其它材料對(duì)檢測(cè)基底進(jìn)行粗糙改性，使痕量被測(cè)物的拉曼光譜信號(hào)增強(qiáng)，從而獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息的表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)分析研究正成為一個(gè)熱點(diǎn)。SERS技術(shù)不但具有拉曼光譜的大部分優(yōu)點(diǎn)，能夠提供更豐富的化學(xué)分子的結(jié)構(gòu)信息，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、原位探測(cè)，而且靈敏度高，數(shù)據(jù)處理簡單，準(zhǔn)確率高，是非常強(qiáng)有力的痕量檢測(cè)工具。近年，用于PCBs的方法研究也在逐步開展[21-24]，因其不僅能提供分子的結(jié)構(gòu)信息，而且具有很高的靈敏度，因此對(duì)PCBs異構(gòu)體的識(shí)別鑒定更具優(yōu)勢(shì)。目前基底的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的改善是該方法研究的主要目標(biāo)，相信隨著材料科學(xué)和納米技術(shù)的發(fā)展，表面增強(qiáng)拉曼光譜作為一種迅速發(fā)展的檢測(cè)技術(shù)，在環(huán)境污染物痕量分析方面的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展空間。

2.2.3其他生物檢測(cè)技術(shù)PCBs的生物學(xué)分析技術(shù)還包括可對(duì)環(huán)境污染樣品進(jìn)行篩選和半定量的基因重組法[25]，該法快速、靈敏，檢測(cè)限可達(dá)2.5 ng·mL-1；可實(shí)時(shí)檢測(cè)樣品的表面胞質(zhì)團(tuán)的共振檢測(cè)方法(SPR)[26-28]；靈敏、快速但存在背景干擾的以芳香烴受體為基礎(chǔ)的生物分析法[29-30]；以及經(jīng)美國EPA批準(zhǔn)的一種基于芳香受體的新型生物檢測(cè)方法——CALUX檢測(cè)法[31]。

2.3 電化學(xué)方法

電化學(xué)方法因具有靈敏度高、選擇性好、操作簡便和響應(yīng)快等特點(diǎn)而受到研究者的青睞，其中電化學(xué)傳感器對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)的研究一直是近年的研究熱點(diǎn)。對(duì)環(huán)境中多氯聯(lián)苯的電化學(xué)傳感器檢測(cè)方法，主要通過電流、電位或阻抗等電化學(xué)信號(hào)來直接或間接分析待測(cè)物質(zhì)。如Wei等[32]詳細(xì)研究了利用單壁碳納米管/芘環(huán)糊精(SWCNT/PyCD)復(fù)合膜傳感器的交流阻抗變化進(jìn)行3,3′,4,4′-四氯聯(lián)苯(PCB-77)檢測(cè)的方法。即當(dāng)PCB分子通過PyCD主體的空腔捕獲，PCB-復(fù)合物的形成會(huì)阻礙電化學(xué)過程，從而阻礙氧化還原探針 [Fe(CN)6]3-/4-進(jìn)入電極表面，導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)移電阻增加，電子轉(zhuǎn)移電阻的增加幅度與主體捕獲的PCB分子數(shù)量有關(guān)(圖2)。

而在電化學(xué)傳感器中，電化學(xué)生物傳感器是應(yīng)用較多的電化學(xué)分析方法。由于生物傳感器的識(shí)別元件是酶、受體、抗體等具有特異性識(shí)別能力的生物大分子，所以其特異性識(shí)別作用和快速催化作用的特點(diǎn)可以滿足快速、特異性，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)和在線檢測(cè)的要求[20]，因而成為電化學(xué)傳感器研究的熱點(diǎn)之一。電化學(xué)生物傳感器主要包括電化學(xué)酶傳感器、電化學(xué)免疫傳感器和電化學(xué)脫氧核糖核酸(DNA)生物傳感器。

電化學(xué)酶傳感器是一種由生物酶膜與各種電極如氣敏電極、氧化還原電極等電化學(xué)電極組合而成或?qū)⒚改ぶ苯庸潭ㄔ诨w電極上制成，利用生化反應(yīng)所產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)的量，通過電化學(xué)裝置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而選擇性地測(cè)定出某種成分的傳感器[33]。

電化學(xué)免疫傳感器是一種基于抗原抗體特異性識(shí)別功能將抗體或抗原和電極組合而成的用以監(jiān)測(cè)抗原、抗體反應(yīng)的傳感器[34]。

電化學(xué)脫氧核糖核酸(DNA)生物傳感器，通常由一條直序列的單鏈DNA分子與電化學(xué)電極組成，是一種利用單鏈DNA(ssDNA)作為敏感元件通過共價(jià)鍵合或化學(xué)吸附固定在固體電極表面，加上識(shí)別雜交信息的電活性指示劑(稱為雜交指示劑)共同構(gòu)成的檢測(cè)特定基因的裝置[35]。

上述傳感器在制備的過程中，一般為了實(shí)現(xiàn)更好的傳感效應(yīng)，會(huì)在酶、抗體或DNA識(shí)別單元與基底電極復(fù)合的過程中使用具有優(yōu)異導(dǎo)電性能及生物親和性的材料，諸如石墨烯、碳納米管及金屬納米材料等，而石墨烯在電化學(xué)傳感器上的使用較多。

2.3.1石墨烯在PCBs電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用進(jìn)展近年來，石墨烯因其獨(dú)特的單原子結(jié)構(gòu)而具有一系列的特殊性質(zhì)，如量子霍爾效應(yīng)、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電效應(yīng)、較高的載流子遷移率、超大的比表面積及邊緣磁性行為，已成為電化學(xué)傳感器的理想材料，在環(huán)境污染物質(zhì)的電化學(xué)傳感檢測(cè)方面應(yīng)用非常廣泛[36-38]。而納米材料除具備上述相似性質(zhì)外，還具有特殊的光學(xué)性質(zhì)、催化性質(zhì)、光電化學(xué)性質(zhì)以及良好的吸附能力和生物兼容性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類傳感器研究[39-41]。納米材料還能顯著提高生物分子的吸附量，同時(shí)放大電信號(hào)，從而使傳感器的靈敏度、壽命、穩(wěn)定性等得以提高[42]。將石墨烯和納米材料結(jié)合，其各種優(yōu)良效應(yīng)的協(xié)同作用將使電化學(xué)傳感器具備更強(qiáng)的分析性能。伴隨著科技的快速發(fā)展，人們對(duì)電化學(xué)傳感器的靈敏度要求越來越高。目前，采用納米技術(shù)提高電化學(xué)傳感器的靈敏度已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，研究方向主要集中在碳納米管和石墨烯傳感器的制備和產(chǎn)業(yè)化方面。

基于石墨烯的PCBs電化學(xué)傳感器研究，國內(nèi)外均有報(bào)道。比利時(shí)安特衛(wèi)普大學(xué)的Rather等[43]以氧化石墨烯(GO)為酪氨酸酶(Tyr)和氧化鋅量子點(diǎn)(ZnO QD)組成的雜交結(jié)構(gòu)的擴(kuò)增平臺(tái)，構(gòu)建了檢測(cè)OH-PCB的電化學(xué)傳感器，檢出限為0.15 μmol/L。濟(jì)南大學(xué)的周長利教授團(tuán)隊(duì)[44]利用大環(huán)分子β-環(huán)糊精與還原的氧化石墨烯(ERGO)在電極表面形成聚合物，構(gòu)建了PCBs的電化學(xué)傳感器，其檢出限為1.58×10-13mol/L。石墨烯在電化學(xué)傳感器上的優(yōu)異表現(xiàn)可見一斑。

2.3.2PCBs電化學(xué)免疫傳感器研究進(jìn)展文獻(xiàn)中關(guān)于PCBs的電化學(xué)傳感器的報(bào)道，以生物傳感器，尤其是免疫傳感器居多。南非約翰內(nèi)斯堡大學(xué)的Nomngongo等[45]將辣根過氧化物酶固定在聚苯胺修飾的鉑電極表面，研制出PCBs等有機(jī)污染物的酶傳感器。該傳感器對(duì)PCB-1、PCB-28、PCB-101的檢出限分別為0.022、0.016、0.019 μg·L-1。該研究采用的酶固定于電極表面的修飾物之上，當(dāng)抗原與抗體結(jié)合后，對(duì)酶的抑制作用需通過電極表面進(jìn)行傳遞，在作用時(shí)間和效率上均不及酶直接修飾在抗體上快速和高效。

而美國國立大學(xué)化學(xué)系的Bender等[46]早在1998年就基于PCB和抗PCB抗體固定的導(dǎo)電聚合物基質(zhì)之間的特異性結(jié)合，提出檢測(cè)水中PCBs的直接電化學(xué)免疫傳感器。該免疫傳感器的檢測(cè)范圍為0.3～100 ng·mL-1，Aroclor 1242的相關(guān)系數(shù)為0.997。Aroclors 1242、1248、1254和1016的方法檢測(cè)限為3.3、1.56、0.39、1.66 ng·mL-1，信噪比(S/N)為0.5的免疫傳感器在氯化苯甲醚、苯和酚的存在下顯示出對(duì)PCB的高選擇性。來自工業(yè)廢水、軋機(jī)和海產(chǎn)品工廠預(yù)處理水(0.5、50 ng·mL-1)的加標(biāo)Aroclors 1242和1254的生物燃料的回收率為103%～106%。該方法可用于廢水和地下水的連續(xù)檢測(cè)?？梢钥闯觯瑹o標(biāo)記免疫傳感器的檢出限相對(duì)較高，對(duì)于痕量、超痕量分析樣品需要進(jìn)行濃縮富集，增加了分析的操作單元。

2000年，意大利佛羅倫薩大學(xué)Laschi等[47]以辣根過氧化物酶(HRP)與Ag或抗體綴合固定于絲網(wǎng)印刷電極上，采用過氧化氫和二茂鐵羧酸(FCA)為探針，研制出一次性PCBs酶聯(lián)免疫電化學(xué)傳感器，并對(duì)食品中的PCBs殘留進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)范圍在10-10～10-8mol/L之間。該方法的優(yōu)點(diǎn)是分析時(shí)間(30 min)較微量滴定測(cè)定板(14 h)短。2015年，該研究團(tuán)隊(duì)[48]又在上述研究的基礎(chǔ)上，以堿性磷酸酶為標(biāo)記，研制出一次性絲網(wǎng)印刷酶聯(lián)免疫電化學(xué)傳感器并用于食品中PCBs殘留檢測(cè)。2005年和2007年，該團(tuán)隊(duì)成員Centi[49-50]先后提出一種包括磁性顆粒和碳基絲網(wǎng)印刷電極(SPCE)的一次性免疫磁電化學(xué)傳感器，分別用于土壤中Aroclor 1248 PCB(檢出限為0.4 ng·mL-1)和牛奶樣品中PCB-28和PCB-77(檢出限分別為4 ng·mL-1和28.65 pg·mL-1)的檢測(cè)。該研究基于PCB和示蹤劑PCB-堿性磷酸酶(AP)對(duì)磁珠表面抗體直接免疫競爭后被磁性石墨電極捕獲，再通過AP對(duì)α-萘酚磷酸鹽的酶促反應(yīng)而進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)(圖3)。

上述一次性碳基絲網(wǎng)印刷(磁性)電極檢測(cè)PCBs的方法，分析快速，對(duì)食品的檢測(cè)結(jié)果也滿足分析要求，最大的優(yōu)勢(shì)是避免了分析過程中電極的污染和表面的再生，同時(shí)電極體積小，便于攜帶，更易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。但是一次性電極面臨兩個(gè)主要的問題：一是制造規(guī)格和性能的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性問題；二是廢棄電極材料的綠色回收問題。因此上述兩個(gè)問題的解決，對(duì)電化學(xué)傳感器的應(yīng)用具有重要意義。

圖3 磁性顆粒-碳基絲網(wǎng)印刷電極免疫傳感器免疫反應(yīng)、磁分離、電化學(xué)測(cè)量和DPV伏安分析的示意圖[49]Fig.3 Schematic representation of the immunochemical reaction,magnetic separation,electrochemical measurement and DPV voltammograms[49]

另外，南非開普敦半島科技大學(xué)Khesuoe等[36]最近研制出基于納米銀摻雜的聚苯胺修飾玻碳電極基底，以戊二醛(GA)共價(jià)鍵固定PCB抗體的電化學(xué)免疫傳感器。該傳感器對(duì)PCB28的檢出限(LOD)和定量下限(LOQ)分別為0.063 ng·mL-1和0.209 ng·mL-1，其中納米銀的作用不可小覷。但是因氯化芐(BnCl)和PCB 180與PCB28的相似性，該傳感器只適于PCBs總量的檢測(cè)(圖4)。

圖4 PCBs納米免疫傳感器制作機(jī)理及玻碳電極免疫修飾前后的CV圖[39]Fig.4 Immunosensor fabrication mechanism scheme and stepwise immobilization CV responses in PBS-ACN(99.6∶0.4，by volume)[39]

我國科研人員在PCBs免疫傳感器的研究方面也取得了進(jìn)展，上海交通大學(xué)莊惠生研究團(tuán)隊(duì)[40]構(gòu)建了一種基于L-半胱氨酸、殼聚糖、戊二醛和納米金層層自組裝技術(shù)的新型無標(biāo)記、高靈敏電流型3,3′,4,4′-四氯聯(lián)苯(PCB77)免疫傳感器，該傳感器以鐵氰化鉀作為氧化還原探針，通過檢測(cè)鐵氰根離子在傳感器電極上的響應(yīng)電流間接檢測(cè)樣品中的PCB77。該方法用納米金將電活性物質(zhì)固定在電極表面，減少了媒介體對(duì)檢測(cè)溶液的污染，提高了傳感器的靈敏度和使用壽命，但傳感器的選擇性有待進(jìn)一步提高。天津農(nóng)學(xué)院的劉源等[51]進(jìn)行了PCBs免疫傳感器的設(shè)計(jì)，主要優(yōu)化了傳感器硬件系統(tǒng)和軟件程序方面的設(shè)置，PCBs的檢測(cè)值在1.25～10.00 ng/mL 范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系，電化學(xué)工作站 CH660A 測(cè)試值與檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試值的相關(guān)系數(shù)為0.994 8。免疫傳感器選擇性不佳的問題較為突出，如何制備高特異性的免疫傳感器仍是電化學(xué)工作者今后研究的方向。

2.3.3PCBs電化學(xué)脫氧核糖核酸(DNA)生物傳感器研究進(jìn)展近年來，核酸適體(Aptamer)的出現(xiàn)使得篩選針對(duì)各種靶標(biāo)的高親和力與強(qiáng)特異性的適體成為可能。與普通抗體相比，核酸適體有低分子量、自身穩(wěn)定性強(qiáng)、變性復(fù)性快速、易功能性修飾與標(biāo)記以及作為優(yōu)良的納米器件等諸多優(yōu)點(diǎn)，也可以識(shí)別很多靶分子，其中包括有機(jī)染料、金屬離子、可卡因等。因此，核酸適體在檢測(cè)、診斷和治療方面有更大的發(fā)展?jié)摿52]。

基于此，電化學(xué)脫氧核糖核酸(DNA)生物傳感器多見諸于多類物質(zhì)的分析研究，但關(guān)于PCBs檢測(cè)的研究較少。比利時(shí)安特衛(wèi)普大學(xué) Pilehvar等[41]構(gòu)建了將適體通過酰胺鍵固定在羧基化的多壁碳納米管(MWCNT-COOH)修飾的玻碳電極表面的DNA生物傳感器用于人血中OH-PCB的檢測(cè)，線性范圍為0.16～7.5 μmol/L，檢測(cè)限達(dá)10-8mol/L。其中羧化多壁碳納米管的羧基不僅可以結(jié)合DNA適配體以捕獲更多被測(cè)物，同時(shí)其縱向電子快速傳導(dǎo)性能縮短了被測(cè)物與傳感器之間的傳輸時(shí)間。

圖5 適配體/Au 生物傳感器的分析過程示意圖[53]Fig.5 Schematic diagram of the fabrication process of the Aptamer/Au biosensor[53]

近期，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院Wu等[53]研究開發(fā)了基于DNA適配體改性的Au電極(Aptamer/Au)的電化學(xué)生物傳感器用于PCB77的高選擇性快速檢測(cè)(圖5)。該傳感器通過SELEX分離的適體(通過指數(shù)富集的配體的系統(tǒng)演化)和用電活性二茂鐵(Fc)修飾的3′-DNA適體分別作為生物識(shí)別元件和信號(hào)放大分子，用以高選擇性和靈敏性測(cè)定PCB77，其檢測(cè)范圍為0.2～200 μg·L-1，檢出限(LOD)為0.01 μg·L-1。Aptamer/Au生物傳感器可以區(qū)分PCB77與潛在的共存干擾物(即PCB同源物和苯衍生物)。因此，該傳感器是PCB77選擇性和快速現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的潛在工具。

目前關(guān)于PCBs核酸適配體電化學(xué)生物傳感器的研究報(bào)道雖不多，但基于核酸適配體的高特異性優(yōu)勢(shì)，相信未來此類傳感器對(duì)PCBs的檢測(cè)方法研究會(huì)越來越多，終將充分探明此類電化學(xué)生物傳感器的作用機(jī)理，研制出高效、靈敏、高選擇性的PCBs電化學(xué)生物傳感器。

3 結(jié)論與展望

電化學(xué)傳感器技術(shù)與以往的傳統(tǒng)方法相比具有諸多優(yōu)勢(shì)，如檢測(cè)速度較快，操作簡便，可進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可與其他技術(shù)聯(lián)用，特異性強(qiáng)以及無污染等特點(diǎn)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究應(yīng)用已經(jīng)深入到各個(gè)角落，但目前大部分處于基礎(chǔ)應(yīng)用研究過程中，局限于實(shí)驗(yàn)室，真正實(shí)際應(yīng)用仍有大量的難題需要攻克。比如電極制作的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性等問題；另外，在檢測(cè)氣體時(shí)需要傳感器的微型化；進(jìn)行室外檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)環(huán)境和條件難以達(dá)到要求。而且，目前大多數(shù)電化學(xué)傳感器只能對(duì)單一污染物進(jìn)行分析，缺乏對(duì)某一類污染物的系統(tǒng)性研究等[54]。此外，電化學(xué)生物傳感器在制造工藝上較難,并且由于使用的材料是具有生命活性的物質(zhì),其壽命常受環(huán)境中各種有害氣體以及微生物的侵襲而失活,有些酶甚至一旦離開了生物活體,其壽命就大大降低[55]。因此,要制備廉價(jià)而使用壽命長的傳感器確屬不易。

雖然電化學(xué)傳感器存在對(duì)溫度非常敏感，使用的溫度范圍有限；使用壽命易受溫度、壓力和濕度的影響等問題，需要在使用壽命、再生性、穩(wěn)定性等方面投入更多的研究精力，但是隨著新型功能化納米材料的不斷涌現(xiàn)，譬如具有良好生物相容性的納米粒子，能為生物材料提供一個(gè)可以有效保持其活性的類似生物分子本體環(huán)境的微環(huán)境，而納米粒子的表面效應(yīng)也會(huì)進(jìn)一步提高生物分子的活性等[56]，電化學(xué)生物傳感器的一些缺陷將被克服。隨著科技的不斷發(fā)展，制作工藝的不斷完善，專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代，電化學(xué)傳感器在使用壽命、再生性、穩(wěn)定性等方面的問題將會(huì)逐一得到解決。

相信電化學(xué)傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)與創(chuàng)新會(huì)使其在環(huán)境監(jiān)控(諸如對(duì)環(huán)境中PCBs這一類持久性污染物質(zhì)等的監(jiān)控)、醫(yī)療領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中展示更大的應(yīng)用價(jià)值，未來有望實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣排放、污水排放的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和郊野環(huán)境的動(dòng)態(tài)無人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[54]。

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Research Progress of Determination of Polychlorinated Biphenyls in Environmental Samples by Electrochemical Sensors

JIANG Yu-ting1,2,CHEN Wen1,2*

(1.College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China；2.Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institution,Chengdu 610059,China)

Polychlorinated biphenyls(PCBs) are one of the persistent toxic organic pollutants in the environment,which have caused serious harm to the ecological environment.Many monitoring methods for PCBs have been developed rapidly because the researchers have paid more and more attention on their perniciousness.The main analytical methods for PCBs at home and abroad in recent years are summarized in this paper,especially the investigation on determination of PCBs using electrochemical sensors.and the insufficients of these researches are also pointed out.The foreground of electrochemical sensors in application of determining PCBs are prospected．

polychlorinated biphenyls;electrochemical sensor;analytical method;research progress

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.10.020

O646;X131

A

1004-4957(2017)10-1279-08

2017-04-22；

2017-06-08

*

陳 文，博士(后)，教授，研究方向：分析化學(xué)，Tel：028-84079012，E-mail:chenwen2010@foxmail.com