C ềơ ks ỡ
H nh 5.8 Cấu trỳc phõn tử của MPA.
5.7. Định hƣng ứng dụng cỏc chấm lƣợng tử CdSe/ZnS lm cảm iến sinh học cho việc phỏt hiện thuốc trừ s u phốt phỏt hữu cơ
Cỏc chấm lƣợng tử đó thu hỳt đƣợc sự quan tõm trong ứng dụng làm cảm biến và nhận dạng nhờ cỏc tớnh chất phỏt xạ HQ của chỳng. Để dựng đƣợc cho ứng dụng này, cỏc cảm biến sinh học cần đƣợc làm b ng cỏch đơn giản và khả thi. Trong phần
này, chỳng tụi trỡnh bày phƣơng phỏp sử dụng chấm lƣợng tử CdSe ZnS đó đƣợc biến đổi bề m t với MPA làm cảm biến sinh học b ng việc ghộp nối với ATCh và AChE.
Thuốc trừ sõu phốt phỏt hữu cơ (OPs) núi chung, và PM n i riờng, ức chế hoạt tớnh của AChE, là cỏc tỏc nhõn gõy độc đối với hệ thần kinh và đe dọa đến sự an toàn cộng đ ng. Dƣ lƣợng thuốc trừ sõu trong cỏc sản phẩm nụng nghiệp và nƣớc ảnh hƣởng đến sức kh e con ngƣời, nhƣ cỏc bệnh đau mắt, đau bụng, chứng co giật, suy hụ hấp, tờ liệt và thậm chớ tử vong [57]. Độc tớnh của cỏc hợp chất này t ng do liờn kết với AChE chủ yếu cho cỏc phản ứng xung thần kinh. Cơ chế ức chế, đƣợc mụ tả qua phản ứng 5.1 và hỡnh 5.16, đ là cỏc thuốc trừ sõu OPs c thể phản ứng với liờn kết -OH trờn trong cỏc nh m serine của AChE [57].
(5.1)
Do vậy, việc phỏt hiện OPs một cỏch nhanh nhạy trở nờn rất quan trọng. Cỏc thử nghiệm dựa trờn cỏc chấm lƣợng tửnhúm AIIBVI để phỏt hiện OPs đó đƣợc dẫn chứng trong cỏc tài liệu [15], [34], [45], [102], [107]. Vớ dụ, Willner và cỏc cộng sự đó đƣa ra cỏc hệ cảm biến dựa trờn vài loại chấm lƣợng tửbỏn dẫn nh m AIIBVI cho cỏc chất ức chế AChE, với cơ chế cảm biến quang tử, cộng hƣởng plasmon bề m t và cỏc phản ứng xỳc tỏc sinh học [34], [102], [107]. Leblanc và cỏc cộng sự đó phỏt triển hai hệ cảm biến phỏt hiện paraoxon b ng việc đ t cỏc chấm lƣợng tửCdSe vào trong cỏc màng đa lớp và b ng cỏch thay đổi cấu trỳc thứ cấp của loại enzyme OPH khi liờn kết với bề m t của cỏc chấm lƣợng tử[15], [45]. Ngoài ra, cỏc phƣơng phỏp dựa trờn cộng hƣởng điện h a cũng đƣợc ứng dụng cho việc phỏt hiện OPs [5], [91]. Trong luận ỏn này, chỳng tụi sử dụng ATCh tớch điện dƣơng, đƣợc dựng làm chất nền, nhờ c enzyme AChE và nhiệt độ 37 oC , chất này sẽ thực hiện phản ứng thủy phõn. Enzyme xỳc tỏc cho phản ứng thủy phõn ATCh thành TCh, là một chất tớch điện dƣơng khỏc c nh m thiol -SH).
Chỳng tụi đó kết nối chất ATCh lờn bề m t của chấm lƣợng tử. Nhƣ vậy, cỏc chấm lƣợng tử phải đƣợc biến đổi bề m t và tớch điện õm -), để c thể liờn kết qua tƣơng tỏc t nh điện với phõn tử ATCh tớch điện (+)) tại vị trớ N+. Sau đ , chỳng tụi đƣa enzyme AChE vào. Nhƣ vậy, chỳng tụi c tổ hợp chấm lƣợng tử-ATCh-AChE. Trong thực nghiệm của mỡnh, chỳng tụi đó sử dụng phản ứng thủy phõn của chất ATCh. ATCh thƣờng đƣợc dựng làm chất đế cho cảm biến sinh học dựa trờn enzyme AChE. Với sự xỳc tỏc của enzyme AChE, ở nhiệt độ 37 oC trong vũng 20 phỳt, phản ứng thủy phõn chất đế ATCh sẽ xảy ra theo sơ đ phản ứng 5.2.
(5.2) Cả ATCh và TCh đều hấp thụ lờn bề m t của cỏc chấm lƣợng tử CdSe ZnS đó đƣợc biến đổi bề m t với MPA tớch điện õm, thụng qua tƣơng tỏc t nh điện. Lỳc này, TCh c thể gắn trờn bề m t cỏc chấm lƣợng tửvới một quy mụ lớn hơn, do c thờm nhúm –SH gắn với bề m t cỏc chấm lƣợng tử. Cỏc ảnh hƣởng của ATCh và
TCh lờn bề m t chấm lƣợng tử là khỏc nhau, dẫn đến sự thay đổi cỏc trạng thỏi bẫy bề m t. Điều này tạo cơ sở cho việc làm cảm biến phỏt hiện OPs nhờ chất này ức chế AChE. Do sự thay đổi phản ứng thủy phõn ATCh, lƣợng TCh sinh ra giảm dần và khỏc đi so với ban đầu, nhƣ vậy cƣờng độ HQ của cỏc tổ hợp đế với chấm lƣợng tửthay đổi tựy vào lƣợng ATCh và TCh c m t trờn bề m t chấm lƣợng tử.