近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件制造研究部蔣長龍研究員團(tuán)隊在氨基甲酸酯農(nóng)藥和有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析檢測方面取得新進(jìn)展，設(shè)計制備了兩種高效的比率熒光納米探針，并結(jié)合智能手機(jī)的顏色識別器，實現(xiàn)對食品和環(huán)境水體中農(nóng)藥的可視化定量檢測。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal和ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

氨基甲酸酯類化合物主要用作殺蟲劑、殺螨劑、除草劑和殺菌劑，已成為農(nóng)藥的一大類別。有機(jī)磷農(nóng)藥主要用于防治植物病、蟲、草害，其揮發(fā)性強(qiáng)，遇堿失效。這兩種農(nóng)藥廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在農(nóng)作物中會存在不同程度的殘留。但它們在自然界中降解速度較慢，其殘留隨呼吸、皮膚吸收或誤食進(jìn)入體后，藥物毒素會對人體器官功能受損，嚴(yán)重者會出現(xiàn)呼吸麻痹，甚至死亡，嚴(yán)重危害人體健康。目前，國內(nèi)外用于農(nóng)藥殘留檢測的主要分析方法仍然局限于酶抑制法和免疫測定等，這些方法通常存在成本高、操作復(fù)雜、耗時長等問題。因此，發(fā)展快速、低成本、特異性強(qiáng)、靈敏度高的農(nóng)藥檢測新方法具有非常重要的意義。

鑒于此，研究人員基于2, 3-萘二醛(NDA)和亞硫酸鹽誘發(fā)的類 Strecker 反應(yīng)原理，構(gòu)建了一種無酶比率熒光探針，以 CdTe 量子點 (CdTe QD) 作為背景熒光，用于氨基甲酸酯農(nóng)藥(CPs)的全譜視覺識別。CPs加入后，通過親核縮合反應(yīng)產(chǎn)生綠色熒光的異吲哚，該熒光探針出現(xiàn)了從紅色到綠色的明顯顏色變化，實現(xiàn)對氨基甲酸酯的快速可視化響應(yīng)，檢測限(LOD)低至18.6 nM，遠(yuǎn)低于國家最大殘留標(biāo)準(zhǔn)。

此外，通過集成綠色碳點和CdTe量子點(CdTe QD)構(gòu)建了比率熒光探針，用于甲基對硫磷(MP)的高選擇性定量檢測。在堿性條件下，MP能迅速水解生成對硝基苯酚(p-NP)， 氫鍵加強(qiáng)的瞬時反應(yīng)導(dǎo)致碳點和p-NP之間的內(nèi)濾效應(yīng)猝滅綠色熒光，從而導(dǎo)致探針產(chǎn)生由綠到紅的靈敏熒光色度變化，檢測限低至為8.9 nM。

上述工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金項目和安徽省重點研究與開發(fā)計劃的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142550

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c00772

圖1. 比率熒光探針可視化檢測氨甲基酸酯農(nóng)藥殘留的機(jī)理示意圖。

圖2. 比率熒光探針快速可視化定量檢測有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的機(jī)理示意圖。