中山大学开发了一种用于有机磷农药检测的传感器

   学术荟萃        

前言


随着社会的发展和人民生活水平的提高,越来越多的人意识到食品安全与人类健康密切相关,因此成为我们关注的最关键的问题。在影响食品安全的诸多因素中,有机磷农药(OP)残留被认为是最重要的因素。OPs广泛应用于农产品的生长、收获和运输,因此不可避免地在产品和环境中存活,对人们的健康和生态环境造成重大危害,因为OPs不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)催化乙酰胆碱水解(ATCh)的活性。有鉴于此,提出一种简单而有效的OPs传感方法具有重要的现实意义。为此已经发明了大量的荧光、电化学和光电化学传感器。然而,目前的OPs检测方法主要出现在溶液中。在实际样品中,它们遇到了如下一些问题。首先,它们需要先进的大型仪器来获取数据,从而导致高成本和不便。第二,他们需要高水平的专业技术人员来操作这些仪器,绘制和分析数据。第三,它们受多步骤过程和冗长分析时间的影响。解决这些障碍的一个有前途的策略是设计和开发高性能的固相生物传感器,用肉眼检测有机磷农药。


研究内容


中山大学的研究人员首次提出了一个高性能的FPAD用于OPs分析,它使用超小的AIE纳米粒子(PTDNPs-0.10)作为信号源,二维二氧化锰纳米片(2D-纳米核)作为识别单元。PTDNPs-0.10是通过自组装策略制备的,显示出明亮的蓝绿色发射,表面带正电荷。以吗啉乙磺酸和高锰酸钾为原料,通过软模板湿化学法制备了表面带负电荷的2D-锰纳米粒子。由于静电引力的作用,PTDNPs-0.10被紧密地吸附在2D纳米粒子表面,并且PTDNPs-0.10的荧光通过荧光共振能量转移(FRET)被有效地猝灭。有趣的是,所形成的复合物(PTDNP-MnNFs)对乙酰胆碱在ATCh上催化水解得到的硫代胆碱表现出弱的稳定性,这使得它们基于对乙酰胆碱酯酶活性的抑制而对OPs传感具有高灵敏度。此外,PTDNP-MnNFs通过简单的滴加过程装饰在纤维素纸表面,用于视觉和无仪器检测OPs。


实验方法


将MES (0.6396克,0.0033摩尔)加入30毫升超纯水中,然后在超声波条件下搅拌该溶液。随后,加入高锰酸钾4 (0.0474克,0.0003摩尔)。反应30分钟后,通过以10000转/分钟离心5.0分钟获得2D-锰纳米颗粒,并用超纯水洗涤三次。最后,将2D-锰纳米粒子分散在10毫微微巴(pH 8.4)中,将0.10的甲状旁腺素溶液(320克/毫升,50升)与不同浓度的2D-甲状旁腺素溶液(50升)混合。1.0分钟后,通过荧光测量混合物。

中山大学开发了一种用于有机磷农药检测的传感器

PTDNPs-0.10的TEM表征图。

中山大学开发了一种用于有机磷农药检测的传感器

PTDNPs-0.10和2D-mnnf相互作用示意图。

中山大学开发了一种用于有机磷农药检测的传感器

PMn-FPAD的制备图解及其在乙酰胆碱酯酶分析中的应用。


结论


利用超小的AIE纳米粒子(PTDNPs-0.10)和超薄的2D二氧化锰纳米片(2D二氧化锰纳米片)作为信号元件和猝灭剂/识别器的高性能FPAD已被成功地发明出来,用于检测有机磷农药。该传感器已成功应用于实际样品中有机磷农药的检测。预计这一概念将有利于开发实用的传感器,PMn-FPAD将在实际样品中的OPs分析中得到更多的应用。


文章来源:


https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112668。


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