Prof. Jiang Changlongs team vid Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat och syntetiserat två mycket effektiva ratiometriska fluorescensnanosonder. Nanosonderna kombinerades med färgigenkänningsfunktionen hos smartphones för att uppnå visuell kvantitativ detektering av bekämpningsmedel i mat och vatten i miljön.
Studien har publicerats i Chemical Engineering Journal och ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Karbamatföreningar och organofosforbekämpningsmedel används i stor utsträckning inom jordbruket. Deras rester kan hittas i grödor på grund av deras långsamma nedbrytning i naturen. Dessa bekämpningsmedelsrester kan komma in i kroppen genom andning, hudabsorption eller förtäring, vilket utgör en allvarlig risk för mänskliga organfunktion och konsumentsäkerhet.
För närvarande har de viktigaste analytiska metoderna för detektion av bekämpningsmedelsrester begränsningar inklusive höga kostnader, komplex drift och lång handläggningstid. Därför är det avgörande att utveckla nya metoder för upptäckt av bekämpningsmedel som är snabba, kostnadseffektiva, mycket specifika och känsliga.
I denna studie utvecklade forskarna en enzymfri fluorescensprob med CdTe-kvantprickar som bakgrundsfluorescens för visuell detektering av karbamatbekämpningsmedel (CP). Sonden baserades på principen om 2,3-naftalaldehyd (NDA) och sulfit-inducerade Strecker-reaktioner.
Vid tillsats av CP inträffade en nukleofil kondensationsreaktion, vilket resulterade i bildandet av grönt fluorescerande isoindol. Denna reaktion orsakade en distinkt färgförändring från rött till grönt, vilket möjliggör snabb visuell detektering av karbamater. Sonden uppvisade en låg detektionsgräns (LOD) på 18,6 nM, vilket är under den nationella maximala resthaltsstandarden.
Dessutom utvecklades en proportionell fluorescensprob genom att kombinera gröna kolprickar och CdTe-kvantprickar för selektiv kvantitativ detektion av metylparation (MP). Under alkaliska betingelser hydrolyserades MP snabbt för att bilda p-nitrofenol (p-NP). Interaktion mellan kolprickarna och p-NP resulterade i släckning av den gröna fluorescensen genom vätebindningsförstärkning, vilket resulterade i en känslig färgförändring från grönt till rött. LOD för MP-detektion var så låg som 8,9 nM.
Detta arbete tillhandahåller en ny strategi för detektering av karbamatbekämpningsmedelsrester och organofosforbekämpningsmedelsrester, och utökar tillämpningen av kemiskt känsliga självlysande material inom miljöskydd och livsmedelssäkerhet, enligt teamet.
Mer information: Lingling Qin et al, A Strecker-like reaktion som utlöser fluorescerande avkänningsplattform för enzymfri och visuell kvantitativ övervakning av karbamater, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.142550
Lingling Qin et al., Ratiometrisk fluorescerande sensor baserad på vätebindning som utlöser den interna filtereffekten för enzymfria och visuella övervakning av bekämpningsmedelsrester, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2023). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c00772
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
