Создан нанозонд для визуального количественного обнаружения пестицидов

Команда профессора Цзян Чанлуна из Хэфэйских институтов физических наук Китайской академии наук разработала и синтезировала два высокоэффективных пропорциональных флуоресцентных нанозонда. Нанозонды были объединены с функцией распознавания цвета смартфонов для достижения визуального количественного обнаружения пестицидов в пище и окружающей воде.

Исследование опубликовано в Chemical Engineering Journal и ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Карбаматные соединения и фосфорорганические пестициды широко используются в сельском хозяйстве. Их остатки можно обнаружить в сельскохозяйственных культурах из-за медленного разложения в природе. Эти остатки пестицидов могут попадать в организм через дыхание, всасывание через кожу или проглатывание, создавая серьёзный риск для функции органов человека и безопасности потребителей.

В настоящее время основные аналитические методы обнаружения остатков пестицидов имеют ограничения, включая высокую стоимость, сложность эксплуатации и длительное время обработки. Поэтому крайне важно разработать новые методы обнаружения пестицидов, которые были бы быстрыми, экономически эффективными, высокоспецифичными и чувствительными.

В этом исследовании учёные разработали бесферментный флуоресцентный зонд с использованием квантовых точек CdTe в качестве фоновой флуоресценции для визуального обнаружения карбаматных пестицидов (CPs). Зонд был основан на принципе реакций Стрекера, индуцированных 2,3-нафталальдегидом (NDA) и сульфитом.

При добавлении CPs происходила реакция нуклеофильного конденсации, приводящая к образованию зелёного флуоресцентного изоиндола. Эта реакция вызывала явное изменение цвета с красного на зелёный, позволяя проводить быстрое визуальное обнаружение карбаматов. Зонд продемонстрировал низкий предел обнаружения (LOD) 18.6 нМ, что ниже национального стандарта максимального остаточного уровня.

Кроме того, был разработан пропорциональный флуоресцентный зонд путём комбинирования зелёных углеродных точек и квантовых точек CdTe для селективного количественного обнаружения метилпаратиона (MP). В щелочных условиях MP быстро гидролизовался с образованием p-нитрофенола (p-NP). Взаимодействие между углеродными точками и p-NP приводило к тушению зелёной флуоресценции за счёт усиления водородной связи, что приводило к чувствительному изменению цвета с зелёного на красный. LOD для обнаружения MP был столь же низким — 8.9 нМ.

Эта работа, по мнению команды, предоставляет новую стратегию для обнаружения остатков карбаматных и фосфорорганических пестицидов и расширяет применение химически чувствительных люминесцентных материалов в охране окружающей среды и безопасности пищевых продуктов.