固体所在可视化检测农药残留方面取得新突破

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部蒋长龙研究员团队在氨基甲酸酯农药和有机磷农药残留分析检测方面取得新进展，设计制备了两种高效的比率荧光纳米探针，并结合智能手机的颜色识别器，实现对食品和环境水体中农药的可视化定量检测。相关研究成果发表在Chemical Engineering Journal和ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

氨基甲酸酯类化合物主要用作杀虫剂、杀螨剂、除草剂和杀菌剂，已成为农药的一大类别。有机磷农药主要用于防治植物病、虫、草害，其挥发性强，遇碱失效。这两种农药广泛用于农业生产中，在农作物中会存在不同程度的残留。但它们在自然界中降解速度较慢，其残留随呼吸、皮肤吸收或误食进入体后，药物毒素会对人体器官功能受损，严重者会出现呼吸麻痹，甚至死亡，严重危害人体健康。目前，国内外用于农药残留检测的主要分析方法仍然局限于酶抑制法和免疫测定等，这些方法通常存在成本高、操作复杂、耗时长等问题。因此，发展快速、低成本、特异性强、灵敏度高的农药检测新方法具有非常重要的意义。

鉴于此，研究人员基于2, 3-萘二醛(NDA)和亚硫酸盐诱发的类 Strecker 反应原理，构建了一种无酶比率荧光探针，以 CdTe 量子点 (CdTe QD) 作为背景荧光，用于氨基甲酸酯农药(CPs)的全谱视觉识别。CPs加入后，通过亲核缩合反应产生绿色荧光的异吲哚，该荧光探针出现了从红色到绿色的明显颜色变化，实现对氨基甲酸酯的快速可视化响应，检测限(LOD)低至18.6 nM，远低于国家最大残留标准。

此外，通过集成绿色碳点和CdTe量子点(CdTe QD)构建了比率荧光探针，用于甲基对硫磷(MP)的高选择性定量检测。在碱性条件下，MP能迅速水解生成对硝基苯酚(p-NP)， 氢键加强的瞬时反应导致碳点和p-NP之间的内滤效应猝灭绿色荧光，从而导致探针产生由绿到红的灵敏荧光色度变化，检测限低至为8.9 nM。

上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目和安徽省重点研究与开发计划的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142550

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

图1. 比率荧光探针可视化检测氨甲基酸酯农药残留的机理示意图。

图2. 比率荧光探针快速可视化定量检测有机磷农药残留的机理示意图。