摘要：对生物传感器、酶分析法、免疫分析法在重金属中的应用进行了介绍，分析了它们的优缺点，指出了生物检测技术的不足点和未来发展前景。在环境污染严重的今天，生物检测技术一定会有一个好的发展前景。
关键词：生物检测技术，重金属，酶分析，免疫分析，生物传感器引言
随着科技的进步，环境污染问题日益严重，尤其是重金属问题尤为突出，严重威胁着人类的身体健康。通常，重金属先污染空气、水和土壤，然后经过生物链的循环或饮用水进入人体，对人体的生物大分子造成破坏，导致人们出现畸变、癌变等严重后果。自然生态难以对重金属污染进行自我修复，因此重金属污染对生态环境将会造成长期的恶性影响。这是众多发展中国家都要面对的环境问题。
为了尽可能的降低重金属对人类健康的威胁，对饮用水、农产品等进行检测是减少人类摄入重金属的唯一方法。常用的重金属检测方法有：质谱法、电化学分析法、原子光谱法。通常将这类检测方法称为物理化学方法，这类方法的优点是检测结果准确率高、灵敏度高、可以进行多种类重金属检测。但是，利用该类方法进行重金属检测需要依赖大型设备、检测过程复杂、检测周期长、无法现场进行检测等。为此，以生物技术为基础，结合纳米技术、传感技术的生物检测技术为重金属的检测带来了便捷。本文将对生物传感器、酶分析技术、免疫分析法等生物检测技术的原理、优缺点进行综述。
二、重金属常用的生物检测方法
1.生物传感器
生物传感器[1，2]是指利用固定化的生物敏感材料为识别元件，同时结合特殊的换能器和信号放大器构成的一种仪器，将重金属的浓度转换为电信号进行检测。该方法是以生物反应为基础，结合物理学的一种检测方法，见表1。
表1 生物传感器在重金属检测中的应用
利用传感器对重金属进行检测，具有易携带、检测速度快等优点，还能够实现多样品检测，为将来的在线检测提供了基础。但是，该方法的缺点是生物传感器制备过程复杂、生产成本高。未来生物传感器的发展方向是加强生物传感器的稳定性研究，使其能够实现多种重金属检测。
2.酶分析技术
酶促反应具有响应速度快、选择性高以及操作简单等优点，被广泛的运用于生物传感器的制作中。酶分析技术的原理是将重金属与酶相结合，使酶的结构发生改变，降低酶的活性，从而分析样品中重金属的含量。
脲酶是重金属检测中最常用的一种酶，在正常情况下可以水解为NH4+和NADH。如果检测的样品含有重金属，则脲酶的活性就会收到抑制，产生的NH4+和NADH含量也会减少。Rodriguez B B等[3]利用脲酶特性提出了重金属的酶分析检测方法，实现了对Cu2+、Cd2+、Zn2+、Hg2+的检测，它们的检测限分别为0.0085μg/mL、0.0003μg/mL、0.0002μg/mL、0.0072μg/mL。
酶分析法在检测重金属时操作简便、检测限低。但是很大因素等会对酶的活性造成影响，因此在检测时酶的活性容易被干扰，进而影响检测结果。同时，酶分析法检测的是重金属的总含量，无法检测某种特定重金属的含量，而且只是少数几种可用的酶。
3.免疫分析法
免疫分析法是指利用抗原抗体的特异性结合来检测的方法，通常抗体或抗原只需要已知一种就可以对另外一种进行检测。重金属不具有免疫原性，因此在利用免疫分析法来检测样本中的重金属前必须将重金属与特定的化合物结合，使得重金属具有免疫原性。经过处理之后就可以通过抗原、抗体的特异性来检测重金属的含量。但是，利用重金属和化学物结合来产生免疫原性的过程十分复杂，不同的重金属必须与相匹配的化合物才能结合，只有挑选匹配的化合物才能提升重金属检测的精度。
免疫胶体金是近年来常用的重金属检测方法，其优点是使用方便。胶体金是将氯金酸在还原剂的作用下还原，使其聚合为金颗粒，然后通过静电作用将其变为一种稳定的胶体状态，从而形成胶体金。这是一种将胶体金作为示踪物的一种免疫标记技术。在现场检测中，该方法具有非常大的优势，操作起来非常方便，无需对样品进行处理。而且在检测时不需要大型设备，检测设备易携带，能够提升重金属的检测效率。但是，由于技术还不够完善，还无法大面积推广，只可以作为常规方法的辅助方法来检测重金属。
三、重金属检测中存在的不足及发展趋势
生物检测技术在未来的重金属检测中可能起到重要的作用，但是由于受到技术水平的限制，还存在一定的不足：
1.在对食品中的重金属进行检测时，需要对其进行前处理，其前处理过程非常复杂，限制了生物检测技术的发展。
2.重金属通常以离子的形态存在，不具有生物特异性，在检测之前需要将其与特定的化学物结合，无法快速便捷的进行检测。
3.在重金属污染的样本中，一般有多重重金属，而生物检测技术通常只能检测其中的一种。
传统的检测方法有一些优点需要继承下来，生物检测技术还需要进一步改善，使其能够快速、便捷的进行现场检测。
四、结论
分析了重金属检测的重要性，分别引出生物传感器、酶分析法、免疫分析法三种重金属检测方法，对它们的检测原理、优缺点分别进行了讨论，指出了生物检测技术存在的不足点和未来发展方向。
参考文献：
[1]生物传感器的研究进展综述[J].陈玲. 传感器与微系统.2006（09）.
[2]肖昕，朱子清，王晨，等.重金属Cd在小麦中的富集特征[J].安徽农业科学，2009（20）.
[3]Rodriguez B B，Bolbot J A，Tothill I E.Development of urease and glutamic dehydrogenase amperometric assay for heavy metals screening in polluted samples[J].Biosens Bioelectron，2004，19（10）：115701167.
论文作者:陈向东,童晨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
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