Het team van prof. Jiang Changlong aan het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft twee zeer effectieve ratiometrische fluorescentie-nanosondes ontwikkeld en gesynthetiseerd. De nanosondes werden gecombineerd met de kleurherkenningsfunctie van smartphones om visuele kwantitatieve detectie van pesticiden in voedsel en milieuwater te bereiken.

Het onderzoek is gepubliceerd in Chemical Engineering Journal en ACS Duurzame Chemie &Engineering .

Carbamaatverbindingen en organofosforpesticiden worden veel gebruikt in de landbouw. Hun residuen kunnen in gewassen worden aangetroffen vanwege hun langzame afbraak in de natuur. Deze residuen van bestrijdingsmiddelen kunnen het lichaam binnendringen via ademhaling, opname door de huid of inslikken, wat een ernstig risico vormt voor de menselijke orgaanfunctie en de veiligheid van de consument.

Momenteel hebben de belangrijkste analytische methoden voor de detectie van pesticidenresiduen beperkingen, waaronder hoge kosten, complexe bediening en lange verwerkingstijd. Daarom is het van cruciaal belang om nieuwe methoden voor de detectie van pesticiden te ontwikkelen die snel, kosteneffectief, zeer specifiek en gevoelig zijn.

In deze studie ontwikkelden de onderzoekers een enzymvrije fluorescentiesonde met behulp van CdTe-kwantumstippen als achtergrondfluorescentie voor de visuele detectie van carbamaatpesticiden (CP's). De sonde was gebaseerd op het principe van 2,3-naftaalaldehyde (NDA) en door sulfiet geïnduceerde Strecker-reacties.

Na de toevoeging van CP's vond een nucleofiele condensatiereactie plaats, resulterend in de vorming van groen fluorescerend isoindool. Deze reactie veroorzaakte een duidelijke kleurverandering van rood naar groen, waardoor carbamaten snel visueel konden worden gedetecteerd. De sonde vertoonde een lage detectielimiet (LOD) van 18,6 nM, wat lager is dan de nationale maximale residunorm.

Daarnaast werd een proportionele fluorescentiesonde ontwikkeld door groene koolstofstippen en CdTe-kwantumstippen te combineren voor de selectieve kwantitatieve detectie van methylparathion (MP). Onder alkalische omstandigheden werd MP snel gehydrolyseerd om p-nitrofenol (p-NP) te vormen. Interactie tussen de koolstofstippen en p-NP resulteerde in het uitdoven van de groene fluorescentie door versterking van de waterstofbinding, resulterend in een gevoelige kleurverandering van groen naar rood. De LOD voor MP-detectie was slechts 8,9 nM.

Dit werk biedt een nieuwe strategie voor de detectie van residuen van carbamaatbestrijdingsmiddelen en residuen van organofosforbestrijdingsmiddelen, en breidt de toepassing van chemisch gevoelige luminescerende materialen bij milieubescherming en voedselveiligheid uit, aldus het team.

Meer informatie: Lingling Qin et al, Een Strecker-achtige reactie die een fluorescerend detectieplatform teweegbrengt voor enzymvrije en visuele kwantitatieve monitoring van carbamaten, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.142550

Lingling Qin et al., Ratiometrische fluorescentiesensor gebaseerd op waterstofbinding die het interne filtereffect activeert voor enzymvrije en visuele monitoring van pesticidenresiduen, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2023). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c00772

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen