全 文 ：第９卷第３期
２０１１年５月
生　物　加　工　过　程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．９Ｎｏ．３
Ｍａｙ２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６７８．２０１１．０３．００９
收稿日期：２０１０－０６－１２
基金项目：科技部资助项目（２００９ＧＪＡ１００４７）；天津市科委资助项目（０７ＺＨＸＨＮＣ０４５００，０９ＺＣＺＤＳＦ０４２００）
作者简介：范　婷（１９８５—），女，山西太原人，硕士研究生，研究方向：电化学生物传感器；张娟琨（联系人），教授，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｋ＠ｔｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
适配子生物传感器对青霉素的快速检测
范　婷１，张娟琨１，李　敏１，傅晶晶１，孙　坤１，李欧文２
（１．天津科技大学 生物工程学院 天津市工业微生物重点实验室 教育部工业微生物重点实验室，
天津 ３００４５７；２．天津二商集团有限公司，天津 ３０００４１）
摘　要：将玻碳电极进行阳极氧化和氨基化修饰，通过碳二亚胺盐酸盐（ＥＤＣ）、Ｎ 羟基丁二酰亚胺（ＮＨＳ）活化作
用将青霉素适配子结合在电极表面。该适配子电化学生物传感器分子识别能力强、无放射性标记、检测速率快，青
霉素类的最佳检测范围是２８１～２８１ｎｍｏｌ／Ｌ，最低检测限为２８１ｎｍｏｌ／Ｌ，检测时间为５ｍｉｎ。
关键词：适配子；生物传感器；青霉素；电极
中图分类号：Ｒ３９２１１　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１６７２－３６７８（２０１１）０３－００４１－０６
Ｑｕｉｃｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｅｎｉｃｉｌｉｎｂｙａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒ
ＦＡＮＴｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＪｕａｎｋｕｎ１，ＬＩＭｉｎ１，ＦＵＪｉｎｇｊｉｎｇ１，ＳＵＮＫｕｎ１，ＬＩＯｕｗｅｎ２
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，
ＣｏｌｅｇｅｏｆＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５７，Ｃｈｉｎａ；
２．ＴｉａｎｊｉｎＦｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＴｒａｄｅＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒｆｏｒｑｕｉｃｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｅｎｉｃｉｌｉｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ａｐｔａｍｅｒａｓｒｅｃｏｇｎｉｚ
ａｂｌｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＧＣｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．Ｉｔｃｏｕｌｄｄｅｔｅｃｔｐｅｎｉｃｉｌｉｎｓｑｕｉｃｋｌｙ．Ｐｅｎｉｃｉｌｉｎ
ａｐｔａｍｅｒｗａｓｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａＧＣｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｉｔｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄａｓａｎｏｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ａｍｉｄａ
ｔｉｏｎ，ａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｃａｒｂｏｄｉｍｉｄｅｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＥＤＣ）ａｎｄＮｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ（ＮＨＳ）．
Ａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒｈａｄａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｌｅｃｕｌａｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｎｏｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｍａｋｅｒ，ｑｕｉｃｋｄｅｔｅｃ
ｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇｐｅｎｉｃｉｌｉｎａｐｔａｍｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｏｐｅｎｉｃｉｌｉｎ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｅｎｉ
ｃｉｌｉｎｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｌｉｎｅａｒｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｉｇｎａｌｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｆｒｏｍ２８１
２８１ｎｍｏｌ／Ｌ．Ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｄｅｔｅｃｔｅｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓ２８１ｎｍｏｌ／Ｌ．Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｉｍｅｗａｓ５ｍｉｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｔａｍｅｒ；ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ；ｐｅｎｉｃｉｌｉｎ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
　　适配子是一类由约２５～９０个 ＲＮＡ或 ＤＮＡ碱
基组成的单链寡核苷酸片段，它有利于与其他分子
相互作用形成复杂的二级和三级结构［１－２］。适配子
能特异性地结合蛋白质、多肽、有机物、金属离子等
各种配体，并且具有易合成、易存储、易修饰等优
点，它在核酸结构的多样性、蛋白质／ＤＮＡ相互作用
等方面的研究日益受到重视［３－７］。适配子作为反应
试剂、抑制剂、成像和诊断试剂同样受到了广泛的
关注［８－１１］。它在传感器中作为一种新的生物识别
元素促使检测速率加快并且具有更易识别蛋白、
酶、抗体、细胞表面受体及一些小分子物质［１２］的优
势。适配子电化学生物传感器具有分子识别能力
强、无放射性标记、检测速率快、对人体无害、操作
简单、成本低等优点。
　　Ｂａｎｇ等［１３－１４］将凝血酶适配子自组装至金电极
表面，加入亚甲基蓝小分子嵌入双链中，形成发夹
结构。凝血酶与适体结合后，“发夹”结构被打开，
亚甲基蓝被释放并扩散离开电极，导致其氧化还原
电流信号降低。Ｃｈｅｎｇ等［１５］通过金电极表面的自
组装作用和［Ｒｕ（ＮＨ３）６］
３＋与 ＤＮＡ磷酸骨架的静
电作用，将溶菌酶适配子固定在金电极表面。适配
子的表面密度可以通过循环伏安中峰电流的减少
来确定。当溶菌酶结合适配子，表面结合的
［Ｒｕ（ＮＨ３）６］
３＋阳离子就被释放，还原峰电流随之
下降。本文研究的方法是将玻碳电极进行氨基化
修饰，通过碳二亚胺盐酸盐（ＥＤＣ）、Ｎ 羟基丁二酰
亚胺（ＮＨＳ）活化作用将适配子共价结合在电极表
面，通过循环伏安法测得的电化学信号检测标本中
青霉素类抗生素浓度。
１　材料与方法
１１　材料
１１１试剂
　　３ 氨丙基三乙氧基硅烷，大连奥利凯化工有限
公司；ＥＤＣ、ＮＨＳ，分析纯，上海 Ｓａｎｌａｎｄ国际化学品
有限公司；０２ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲液（ｐＨ＝６０；ｐＨ＝
７０），自配；牛血清白蛋白（ＢＳＡ）、青霉素、氨苄青
霉素、四环素，北京鼎国生物技术有限公司；双氧
水、氨水、硅胶、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６，天津永大化学试剂研发
中心；其他试剂均为国产分析纯。
１１２　仪器
　　ＬＫ２００５Ａ型电化学工作站，天津兰力科化学电
子高技术有限公司；超声波清洗机，宁波新芝生物
科技股份有限公司；ＨＨ Ｓ水浴锅，国胜仪器实验
厂；ＤＬ１０２真空干燥箱，天津市三水科学仪器厂；
ＵＶＰＣ ２４０１紫外可见光分光光度计，日本岛津公
司；ＷＤ８００Ｔ微波炉，格兰仕电器有限公司；恒温培
养箱，上海智城分析仪器有限公司。
研究体系：工作电极为玻碳电极；对电极为铂
电极；参比电极为Ａｇ／ＡｇＣｌ电极。
１２　方法
１２１　电极的修饰
将清洗好的玻碳电极置于０２ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲
液（ｐＨ为６０）中进行阳极氧化，之后将电极浸入已
配好的亲水化溶液（Ｖ（氨水）∶Ｖ（双氧水）∶Ｖ（水）＝
１∶１∶１０）中，７２℃水浴２０ｍｉｎ，玻碳电极表面的含氧
基团则全部转化为羟基。取出电极浸入氨基化溶
液（Ｖ（３ 氨丙基三乙氧基硅烷）∶Ｖ（水）＝１∶１０）中，
５３℃水浴３ｈ，可使电极表面形成氨基。
１２２　适配子的固定
　　ＥＤＣ和ＮＨＳ作为耦联活化剂，将氨基化后的电
极置于００１ｍｏｌ／ＬＥＤＣ和００１ｍｏｌ／ＬＮＨＳ溶液中
进行活化。将适配子滴在活化的电极表面，紫外照
射２ｈ，蒸馏水冲洗，晾干。取３μＬ质量分数 １５％
的ＢＳＡ滴于电极表面，室温下放置１ｈ，以封闭其余
的活化位点。
１２３　试样的测定
　　配制不同浓度的青霉素类抗生素溶液，在
－０１～０６Ｖ电势区间做循环伏安测试，扫描速率
为００５Ｖ／ｓ。对 ＰＢＳ及牛奶中青霉素、氨苄青霉
素、四环素的浓度进行检测，并做非特异性对照实
验。为了检测构建的适配子传感器的精确度，配制
了４个浓度的青霉素 ＰＢＳ溶液，循环伏安扫描的峰
值与浓度 电流标准曲线图比对产生对应的浓度，将
对应的浓度与实际配制的浓度相比，算出的 ＣＶ值
可以显示传感器的精确度。
２　结果与讨论
２１　青霉素适配子活性及特异性、非特异性鉴定
　　硅胶经过氨基化、活化后，与适配子共价结合，
用蒸馏水清洗除去未共价结合的适配子，１５％
ＢＳＡ封闭１ｈ，二次蒸馏水清洗除去多余ＢＳＡ。结合
青霉素、氨苄青霉素、四环素，并做相应对照实验，
最后将处理好的硅胶点在涂有大肠杆菌的 ＬＢ培养
基上，放入培养箱３７℃培养２４ｈ，平板上出现抑菌
环，见图１、图２和图３。
　　由图１可见：ａ和 ｂ产生了抑菌圈，ｃ和 ｄ没有
产生抑菌圈。固定适配子的硅胶颗粒，结合青霉素
并彻底清洗游离青霉素（ａ），产生抑菌圈，说明适配
子对青霉素可以进行特异性结合；未固定适配子的
硅胶颗粒，结合青霉素不清洗游离青霉素（ｂ），产生
抑菌圈，说明青霉素有活性；未固定适配子的硅胶
颗粒，结合青霉素并彻底清洗游离青霉素（ｃ），没有
产生抑菌圈，说明硅胶不能特异性结合青霉素；固
定适配子的硅胶颗粒，未结合青霉素（ｄ），没有产生
抑菌圈，说明适配子本身无抑菌性。
　　由图２可见：ａ和 ｂ产生了抑菌圈，ｃ和 ｄ没有
产生抑菌圈。固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青
霉素并彻底清洗游离氨苄青霉素（ａ），产生抑菌圈，
说明适配子对氨苄青霉素可以进行特异性结合；未
２４ 生　物　加　工　过　程　　 第９卷　
ａ—固定适配子的硅胶颗粒，结合青霉素并彻底清洗游离青霉
素；ｂ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合青霉素不清洗游离青霉
素；ｃ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合青霉素并彻底清洗游离
青霉素；ｄ—固定适配子的硅胶颗粒，未结合青霉素
图１　青霉素适配子对青霉素活性的鉴定
Ｆｉｇ．１　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｅｎｉｃｉｌｉｎａｃｔｉｖｉｔｙｕｓｉｎｇａｐｔａｍｅｒ
ａ—固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青霉素并彻底清洗游离氨
苄青霉素；ｂ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青霉素不清
洗游离青霉素；ｃ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青霉素
并彻底清洗游离氨苄青霉素；ｄ—固定适配子的硅胶颗粒，未结
合氨苄青霉素
图２　青霉素适配子对氨苄青霉素活性的鉴定
Ｆｉｇ．２　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆａｍｐｉｃｉｌｉｎａｃｔｉｖｉｔｙｕｓｉｎｇａｐｔａｍｅｒ
固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青霉素不清洗游
离氨苄青霉素（ｂ），产生抑菌圈，说明氨苄青霉素有
活性；未固定适配子的硅胶颗粒，结合氨苄青霉素
并彻底清洗游离氨苄青霉素（ｃ），没有产生抑菌圈，
说明硅胶不能特异性结合氨苄青霉素；固定适配子
的硅胶颗粒，未结合氨苄青霉素（ｄ），没有产生抑菌
圈，说明适配子本身无抑菌性。
　　由图３可见：只有ｂ产生了抑菌圈，ａ、ｃ和 ｄ没
有产生抑菌圈。固定适配子的硅胶颗粒，结合四环
素并彻底清洗游离四环素（ａ），没有产生抑菌圈，说
ａ—固定适配子的硅胶颗粒，结合四环素并彻底清洗游离四环
素；ｂ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合四环素不清洗游离四环
素；ｃ—未固定适配子的硅胶颗粒，结合四环素并彻底清洗游离
四环素；ｄ—固定适配子的硅胶颗粒，未结合四环素
图３　青霉素适配子对四环素的非特异性鉴定
Ｆｉｇ．３　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅｎｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ
ｕｓｉｎｇａｐｔａｍｅｒ
明适配子对四环素没有特异性结合，只对青霉素类
抗生素有特异性结合；未固定适配子的硅胶颗粒，
结合四环素不清洗游离四环素（ｂ），产生抑菌圈，说
明四环素有活性；未固定适配子的硅胶颗粒，结合
四环素并彻底清洗游离四环素（ｃ），没有产生抑菌
圈，说明硅胶不能特异性结合四环素；固定适配子
的硅胶颗粒，未结合四环素（ｄ），没有产生抑菌圈，
说明适配子本身无抑菌性。
２２　适配子固定量的研究
　　处理好的玻碳电极上固定５个不同质量的适配
子，随后将清洗电极的洗液进行琼脂糖凝胶电泳，
结果如图４所示。图４中：ａ为适配子模板，ｂ为固
定２５０μｇ适配子的洗液，ｃ为固定２００μｇ适配子的
洗液，ｄ为固定１５０μｇ适配子的洗液，ｅ为固定１２５
μｇ适配子的洗液，ｆ为固定１００μｇ适配子的洗液。
图４　琼脂糖凝胶电泳
Ｆｉｇ．４　Ａｇａｒｏｓｅｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ
３４　第３期 范　婷等：适配子生物传感器对青霉素的快速检测
　　由图４可知：适配子固定量为１００μｇ时的洗液
（ｆ）没有明显的电泳条带，说明１００μｇ为本实验的
最大固定量。
２３　适配子对青霉素、氨苄青霉素、四环素检测的
响应范围
　　将固定好的玻碳电极分别与不同浓度的青霉
素、氨苄青霉素、四环素的 Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ和
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６牛奶溶液反应（浓度分别为 ０、２８１、
１４０５、２８１、４２１５、５６２、７０２５、８４３、１４０５、
２２４８、２８１、５６２、８４３ｎｍｏｌ／Ｌ），绘制出浓度 电流的
关系图，如图５～８所示。图５中：ａ为玻碳电极无
修饰时对青霉素在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的检测；ｂ
为适配子生物传感器对四环素在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶
液中的检测；ｃ为适配子生物传感器对青霉素在
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的检测；ｄ为适配子生物传
感器对氨苄青霉素在 Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的检
测；ｅ为适配子生物传感器对青霉素在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６
牛奶溶液中的检测；ｆ为适配子生物传感器对氨苄
青霉素在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６牛奶溶液中的检测。
图５　适配子生物传感器对抗生素的
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液及牛奶
溶液浓度 电流曲线变化
Ｆｉｇ．５　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｃｕｒｒｅｎｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅ
ａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒａｆｔｅｒａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ
ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６
ＰＢＳａｎｄｍｉｌｋｓｏｌｕｔｉｏｎ
　　由图５可知：适配子生物传感器对青霉素、氨苄
青霉素的浓度 电流变化很明显，说明适配子能够捕
获青霉素和氨苄青霉素，对青霉素和氨苄青霉素有
很好的特异性。对照实验 ａ曲线变化不明显，说明
空白电极不能捕获青霉素，对青霉素无特异性。对
照实验ｂ曲线变化不明显，说明适配子不能捕获四
环素，适配子对四环素无特异性。
　　适配子生物传感器对青霉素、氨苄青霉素的
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液浓度 电流曲线变化如图 ６
所示。
图６　适配子生物传感器对抗生素的Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６
ＰＢＳ溶液浓度 电流曲线变化
Ｆｉｇ．６　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｃｕｒｒｅｎｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅ
ａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒａｆｔｅｒａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ
ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６
ＰＢＳｓｏｌｕｔｉｏｎ
　　从图 ６可以看出：在 ２８１～２８１ｎｍｏｌ／Ｌ范围
内，适配子生物传感器对青霉素、氨苄青霉素的
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液浓度 电流变化很明显，证明青
霉素和氨苄青霉素适配子在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中
对青霉素类抗生素有很好的特异性。青霉素和氨
苄青霉素的响应方程分别为 ｙａ＝－０００１６ｘ＋
２２０１７，Ｒ２ａ＝０９８０１；ｙｂ＝－０００１０ｘ＋１９７０６，
Ｒ２ａ＝０９５６７。由图６还可知，适配子对青霉素的特
异性高于氨苄青霉素。
　　适配子生物传感器对青霉素和氨苄青霉素在
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６牛奶溶液的浓度 电流曲线如图７所示。
图７　适配子生物传感器对抗生素的Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６
牛奶溶液浓度 电流曲线变化
Ｆｉｇ．７　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｃｕｒｒｅｎｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅ
ａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒａｆｔｅｒａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ
ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＫ３Ｆｅ（ＣＮ）６
ｍｉｌｋｓｏｌｕｔｉｏｎ
４４ 生　物　加　工　过　程　　 第９卷　
　　从图７可以看出：在２８１～２８１ｎｍｏｌ／Ｌ范围内，浓
度 电流曲线变化明显。证明适配子在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６牛
奶溶液中对青霉素类抗生素也有很好的特异性，青霉
素和氨苄青霉素的响应方程分别为ｙｃ＝－０００３２ｘ＋
２９５６６，Ｒ２ｃ＝０９６２３；ｙｄ＝－０００２１ｘ＋２５３６１，Ｒ
２
ｄ＝
０９７２４。在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６牛奶溶液中，适配子对青霉素
的特异性要高于氨苄青霉素。
　　适配子生物传感器对照实验的浓度 电流曲线
变化如图８所示。图８中，ｅ为空白玻碳电极对青
霉素在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的检测；ｆ为适配子
生物传感器对四环素在 Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的
检测；ｇ为 适 配 子 生 物 传 感 器 对 青 霉 素 在
Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６ＰＢＳ溶液中的检测。相应方程分别为：
ｙｅ＝－００００２ｘ＋２５４８０，Ｒ
２
ｅ＝０９８３２；ｙｆ＝－００００２ｘ＋
２２６５６，Ｒ２ｆ＝０９７１５；ｙｇ＝－０００１６ｘ＋２２０１７，Ｒ
２
ｇ＝
０９８０１。从图８可以看出：在２８１～２８１ｎｍｏｌ／Ｌ范
围内，对照实验ｆ曲线变化缓慢，说明构建的适配子
生物传感器对四环素无特异性。对照实验ｅ曲线变
化缓慢说明空白电极不能捕获四环素，对四环素无
　　　
图８　适配子生物传感器对照实验的浓度 电流
变化曲线
Ｆｉｇ．８　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｃｕｒｒｅｎｔｐｌｏｔｓｏｆｔｈｅ
ａｐｔａｍｅｒｂｉｏｓｅｎｓｏｒｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
特异性。为了证实传感器的精确度，配制了 ４个
浓度的青霉素 ＰＢＳ溶液。循环伏安扫描得出的峰
值与浓度 电流标准曲线图比对产生对应的浓度，
将该对应浓度与实际配制的浓度相比，算出的离
散系数（ＣＶ）可以显示传感器的精确度，如表 １
所示。
表１　在ＰＢＳ溶液中青霉素的测定
Ｔａｂｌｅ１　ＤｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｅｎｃｉｌｉｏｎｆｒｏｍＰＢＳ
编号 ｃ标准／（μｍｏｌ·Ｌ
－１） ｃ测定／（μｍｏｌ·Ｌ
－１） ｃ平均／（μｍｏｌ·Ｌ
－１） 标准偏差 ＣＶ／％
１ ００７０ ００７３０６ ００７１５３ ２１６３７４６８ ３０２
２ ０１２５ ０１３３８８ ０１２９４４ ６２７９１０８２ ４８５
３ ０１８５ ０１７７０３ ０１８１０２ ５６３５６４１０ ３１１
４ ０２４０ ０２２７６１ ０２３３８１ ８７６１０５３０ ３７５
　　由表１可知：随机选取的４个浓度与实际的浓
度相近，证实了生物传感器的实用性。
３　结论
　　通过上述实验发现适配子生物传感器对青霉
素类抗生素有特异性反应，通过循环伏安扫描对青
霉素类抗生素进行特异性检测，获得了青霉素类抗
生素浓度与电流变化的规律，确定了检测限可达
２８１ｎｍｏｌ／Ｌ，且在２８１～２８１ｎｍｏｌ／Ｌ范围内青霉素
类抗生素浓度范围内有良好的线性趋势。
　　适配子生物传感器对青霉素类抗生素有良好
的特异性，但基于其稳定性等影响，现在还处于实
验研究阶段。适配子电化学生物传感器有着很广
阔的应用前景，建立快速、灵敏、简便、准确的检测
方法将是今后适配子电化学生物传感器研究的热
点领域。
参考文献：
［１］　ＦｅｒｅｉｒａＣＳＭ，ＭａｔｈｅｗｓＣＳ，ＭｉｓｓａｉｌｉｄｉｓＳ．ＤＮＡａｐｔａｍｅｒｓｔｈａｔ
ｂｉｎｄｔｏＭＵＣ１ｔｕｍｏｕｒｍａｒｋｅｒ：ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ＭＵＣ１ｂｉｎｄｉｎｇｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｎｄｅｄＤＮＡａｐｔａｍｅｒｓ［Ｊ］．ＴｕｍｏｒＢｉｏｌ，
２００６，２７（６）：２８９３０１．
［２］　ＶｅｌａｓｃｏＧａｒｃｉａＭＮ，ＭｉｓｓａｉｌｉｄｉｓＳＮｅｗｔｒｅｎｄｓｉｎａｐｔａｍｅｒｂａｓｅｄ
ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＧｅｎｅＴｈｅｒａｐｙａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏ
ｇｙ，２００９，１３（１）：１１０．
［３］　ＢｒｏｄｙＥＮ，ＧｏｌｄＬ．Ａｐｔａｍｅｒｓａｓｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃａｎｄｄｉａｇｎｏｓｔｉｃａｇｅｎｔｓ
［Ｊ］．ＪＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０００，７４（１）：５１３．
［４］　ＯｓｂｏｒｎｅＳＥ，ＭａｔｓｕｍｕｒａＩ，ＥｌｉｎｇｔｏｎＡＤ．Ａｐｔａｍｅｒｓａｓｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ
ａｎｄｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｒｅａｇｅｎｔｓ：ｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓ［Ｊ］．ＣｕｒＯｐｉｎ
ＣｈｅｍＢｉｏｌ，１９９７（１）：５９．
５４　第３期 范　婷等：适配子生物传感器对青霉素的快速检测
［５］　ＢａｃｈｅｒＪＭ，ＥｌｉｎｇｔｏｎＡＤ．Ｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｓｔｏｏｌｆｏｒｄｒｕｇ
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５１５８５１６４．
国外动态
一种生物半纤维素复合物可滤掉水中的放射性碘
美国北卡罗来纳州大学的研究人员发现，一种由林业副产品和甲壳类动物外壳组成的复合物或许能从
水中滤掉放射性污染物。负责该研究的北卡罗来纳州大学生物材料学副教授乔尔帕夫拉克说，由核电事故
引发的众多灾害中，放射性碘化物对饮用水水体的污染是其中的一大问题。由于放射性碘化学性质与非放
射性碘化物相同，人体无法通过感官进行区分，而这种物质一旦进入人体就会在甲状腺中形成沉积，如果不
及时采取措施便有可能引发癌症。
研究人员称，这种新材料是一种半纤维素的复合物，外形如同塑料泡沫一般，主要由林业副产品和壳聚
糖组成，外部涂有一层木质纤维。该材料在水中能与放射性碘相结合并将其捕获，在使用时只需将其浸入
需要净化的水中即可，不需要电力和专门的装置。此外，帕夫拉克和他的同事还发现，该材料也能清除淡水
或海水中的砷等重金属物质。
帕夫拉克说，在发生自然灾害等紧急事件时，供电一般都会出现紧张，复杂的大型电力净化装置一般都
难以派上用场，此时，这种新材料的优势便会体现出来。该材料应用起来也较为方便灵活。小尺度应用中，
可将这种材料像茶包一样浸入杯中实现净水；在大规模净化中，则可以将其制成大型过滤装置，让需要净化
的水从其中通过即可。
（胡晓丽）
６４ 生　物　加　工　过　程　　 第９卷