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吉林大学卢革宇教授和闫旭副教授研究团队基


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吉林大学卢革宇教授和闫旭副教授研究团队:基于智能手机与3D打印技术的农药便携式检测平台

AnalyticalChemistry

农药残留的现场定量分析对于解决临床、食品、环境中的公共安全问题具有重要意义,发展便携化、低成本的现场农药检测方法极为迫切。目前报道的农药便携化检测方法中大多是通过肉眼观察以试纸条等为载体的颜色变化,由于受限于对细微变化的识别,不适用于对目标准确定量。此外,基于生物酶抑制的农药检测方法中,常用的乙酰胆碱酯酶几乎可以被全部有机磷类和氨基甲酸酯类农药识别,无法区分单一农药。

近期,吉林大学卢革宇教授和闫旭副教授研究团队设计了一种可对农药定量识别的高选择性便携化传感平台,以更加准确、快速地监测农药残留。相关成果以Smartphone-AssistedRobustSensingPlatformforOn-SiteQuantitationof2,4-DichlorophenoxyaceticAcidUsingRedEmissiveCarbonDots为题,发表在国际期刊AnalyticalChemistry上(点击左下角阅读原文,直达文献页面)。

●成果介绍

农药残留的现场定量分析对于解决临床、食品、环境中的公共安全问题具有重要意义,发展便携化、低成本的现场农药检测方法极为迫切。目前报道的农药便携化检测方法中大多是通过肉眼观察以试纸条等为载体的颜色变化,由于受限于对细微变化的识别,不适用于对目标准确定量。此外,基于生物酶抑制的农药检测方法中,常用的乙酰胆碱酯酶几乎可以被全部有机磷类农药识别,无法区分单一农药。

因此,基于所制备的CDs/CoOOH纳米片复合材料为红色发光信号,相比于蓝色/绿色/黄色发光材料,该材料可以有效屏蔽生物基质的干扰,降低检测背景。碱性磷酸酶可以催化底物产生还原性强的抗坏血酸,进一步有效地还原CDs/CoOOH复合材料,引起荧光变化。引入2,4-二氯苯氧乙酸可调控体系的荧光响应信号来实现对其定量检测。在荧光信号输出的基础上,进一步结合3D打印模型和智能手机应用程序实现荧光图像数据的采集与分析。基于智能手机传感器的装置构造工作原理如图1所示:首先利用3D打印技术打印与智能手机配套的固定化支架,可用于集成激光器、样品池、滤光片等配件。打开激光器电源开关,nm的绿光光束到达样品池,发射光经滤光片降噪过滤后被智能手机摄像头捕捉。所设计的智能手机APP的读数与农药含量成负相关,该检测平台对2,4-二氯苯氧乙酸的检测可以达到ppb浓度,并且对其他农药及生物分子显示出强的选择性和抗干扰能力。

图1.基于智能手机与3D打印技术的农药便携化传感平台示意图

该方法以红光发射的荧光CDs/CoOOH纳米片复合材料为发光信号,通过生物酶水解底物调节荧光开关来定量监测2,4-二氯苯氧乙酸的含量。此外,该研究组利用3D打印技术,构建了一种基于智能手机传感器的装置来定量获取颜色信息,从而通过自编程的手机APP来实现农药定量监测。因此,其具有低背景、携带方便、成本低廉等优势。

该项目受NationalNatureScienceFoundationofChina(NOs.,,,and)等项目资助。文章第一作者为苏丹丹博士,通讯作者为吉林大学卢革宇教授和闫旭副教授

参考文献




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