Nanoprobe udviklet til visuel kvantitativ påvisning af pesticider

Prof. Jiang Changlongs team ved Hefei Institutes of Physical Science i det kinesiske videnskabsakademi har udviklet og syntetiseret to yderst effektive ratiometriske fluorescens-nanosonder. Nanoproberne blev kombineret med farvegenkendelsesfunktionen på smartphones for at opnå visuel kvantitativ påvisning af pesticider i fødevarer og miljøvand.

Undersøgelsen er blevet offentliggjort i Chemical Engineering Journal og ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Carbamatforbindelser og organophosphor-pesticider er meget udbredt i landbruget. Deres rester kan findes i afgrøder på grund af deres langsomme nedbrydning i naturen. Disse pesticidrester kan trænge ind i kroppen gennem respiration, hudabsorption eller indtagelse, hvilket udgør en alvorlig risiko for menneskelig organfunktion og forbrugersikkerhed.

I øjeblikket har de vigtigste analytiske metoder til påvisning af pesticidrester begrænsninger, herunder høje omkostninger, kompleks drift og lang behandlingstid. Derfor er det afgørende at udvikle nye metoder til pesticiddetektion, som er hurtige, omkostningseffektive, meget specifikke og følsomme.

I denne undersøgelse udviklede forskerne en enzymfri fluorescensprobe ved hjælp af CdTe kvanteprikker som baggrundsfluorescens til visuel påvisning af carbamatpesticider (CP'er). Sonden var baseret på princippet om 2,3-naphthalaldehyd (NDA) og sulfit-inducerede Strecker-reaktioner.

Ved tilsætning af CP'er opstod en nukleofil kondensationsreaktion, hvilket resulterede i dannelsen af ​​grøn fluorescerende isoindol. Denne reaktion forårsagede en tydelig farveændring fra rød til grøn, hvilket muliggjorde hurtig visuel påvisning af carbamater. Proben udviste en lav detektionsgrænse (LOD) på 18,6 nM, hvilket er under den nationale maksimale restkoncentrationsstandard.

Derudover blev en proportional fluorescensprobe udviklet ved at kombinere grønne kulstofprikker og CdTe kvanteprikker til selektiv kvantitativ påvisning af methylparathion (MP). Under alkaliske betingelser blev MP hurtigt hydrolyseret til dannelse af p-nitrophenol (p-NP). Interaktion mellem kulstofprikkerne og p-NP resulterede i quenching af den grønne fluorescens gennem hydrogenbindingsstyrkelse, hvilket resulterede i en følsom farveændring fra grøn til rød. LOD for MP-detektion var så lav som 8,9 nM.

Dette arbejde giver en ny strategi til påvisning af carbamat-pesticidrester og organophosphor-pesticidrester og udvider anvendelsen af ​​kemisk følsomme selvlysende materialer i miljøbeskyttelse og fødevaresikkerhed, ifølge holdet.

Flere oplysninger: Lingling Qin et al., A Strecker-lignende reaktion, der udløser fluorescerende sensing platform til enzymfri og visuel kvantitativ overvågning af carbamater, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.142550

Lingling Qin et al., Ratiometrisk fluorescerende sensor baseret på hydrogenbinding, der udløser den interne filtereffekt for enzymfri og visuel overvågning af pesticidrester, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2023). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c00772

Leveret af Chinese Academy of Sciences