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          科研進(jìn)展

          科學(xué)島團隊發(fā)展雙模態(tài)傳感策略用于氨基甲酸酯類(lèi)農殘可視化快速檢測

          作者:張重,林丹發(fā)布時(shí)間:2023-03-30【打印】【關(guān)閉】
            近期,中科院合肥物質(zhì)院固體所蔣長(cháng)龍研究員團隊在可視化檢測環(huán)境中的西維因檢測研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果作為主封面發(fā)表在國際著(zhù)名期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering 上。

            西維因作為一種有效的廣譜氨基甲酸酯殺蟲(chóng)劑,已廣泛用于防治農作物害蟲(chóng)。然而,過(guò)量使用或錯誤的使用方式會(huì )導致西維因殘留,西維因在土壤、水果、糧食等介質(zhì)中留存時(shí)間長(cháng),且易通過(guò)呼吸道和皮膚接觸進(jìn)入人體內,會(huì )對人體造成嚴重危害。因此,西維因殘留的檢測研究引起了極大的關(guān)注。近年來(lái),農藥殘留的定性定量檢測仍然側重于儀器檢測,如表面增強拉曼光譜、電化學(xué)分析、色譜等,但這些技術(shù)由于檢測耗時(shí)長(cháng)和復雜的樣品預處理,不能滿(mǎn)足現場(chǎng)快速檢測需求,限制了它們的實(shí)際應用。因此,開(kāi)發(fā)便攜式和可靠的實(shí)時(shí)分析方法來(lái)檢測西維因殘留,對環(huán)境污染物監測和農業(yè)食品安全具有重要意義。 

            為此,研究人員利用氨基修飾的金納米顆粒、硅量子點(diǎn)和碲化鎘量子點(diǎn)作為傳感中心,設計了一種雙模態(tài)(比色-比率熒光)傳感體系,能夠可視化定量檢測痕量西維因殘留。當西維因進(jìn)入傳感體系后,會(huì )通過(guò)靜電效應觸發(fā)金納米顆粒團聚,導致紫外可見(jiàn)吸收光譜變化,伴隨著(zhù)肉眼可觀(guān)察到的自然光下的溶液顏色變化。同時(shí),金納米顆粒的團聚引發(fā)熒光共振能量轉移(FRET)效應,硅量子點(diǎn)的藍色熒光發(fā)射強度逐漸增加,而碲化鎘量子點(diǎn)的紅色熒光強度顯著(zhù)降低,從而導致體系熒光顏色由紅到藍的顯著(zhù)轉換。 

            研究發(fā)現,雙模態(tài)傳感體系具有更高的檢測靈敏度與準確性,比色模式下檢測限為49.6 nM,比率熒光模式下檢測限為16.3 nM,實(shí)現了對實(shí)際樣品中痕量西維因殘留的高靈敏度、即時(shí)可視化檢測。此外,結合3D打印技術(shù)與顏色識別應用(APP),研究團隊還構建了具有高兼容性的便攜式智能熒光檢測平臺,以擴展其實(shí)際應用。該工作為氨基甲酸酯類(lèi)農藥殘留檢測提供新策略,并拓寬了便攜式可視化定量檢測裝置在化學(xué)傳感中的應用。

            上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃以及安徽省重點(diǎn)研究與開(kāi)發(fā)計劃項目的支持。 

            文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssuschemeng.2c06499

          1. 雙模態(tài)傳感體系快速可視化定量檢測西維因殘留的機理示意圖,該工作受邀作期刊封面報道。 

          2. (A)智能傳感平臺的檢測示意圖;(B)智能手機對熒光圖像的RGB分析;(C)具有高兼容性的便攜式傳感平臺;(D)紫外光下,熒光傳感體系在加入濃度為0200 μM的西維因后的圖像;(E)熒光顏色變化(B/R值)與西維因濃度的線(xiàn)性關(guān)系圖。 

           

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