基于银离子调控荧光开关的农药传感器的设计与研究

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农业是支撑国民经济建设与发展的基础产业,农药对于控制、预防农业生物病虫害和保护作物产量发挥着重要作用,可最大限度地减少农业生产损失。尽管大多数农药显示低的环境持久性,但农药残留对益虫、鱼、蜂、鸟的直接或间接毒害会破坏生态平衡,严重威胁人类健康。因而农药残留分析是食品/环境安全风险评估和农药中毒预警的重要技术支撑,尽管检测方法很多,但大多受限于精密的仪器设备和实验室内的精细操作,所以目前发展快速即时现场检测农药残留的方法意义重大。本文从农药荧光传感器的需求出发,利用荧光纳米材料的优势,构建了两种基于银离子调控荧光开关的新型便携式农药检测传感平台。主要研究内容如下:首先,利用金纳米簇的聚集诱导发射增强效应设计了检测福美双的荧光传感器。银离子通过静电作用使金纳米簇团聚,触发了金纳米簇聚集诱导发射增强效应,有效地提高体系的荧光发射强度。加入福美双后,由于银离子与福美双的强配位作用,荧光增强效应减弱。通过监测信号变化,对福美双残留进行定量分析,检测限为0.05μg mL-1。应用自制的由测试条和智能手机组成的电子眼系统,可以在10分钟内捕捉到的荧光信号变化,通过ImageJ软件将图片信息转换为色度参数,定量分析福美双,为农药现场分析提供了实用化工具。电子眼系统具有操作简便、易于携带等优点,有望满足农药现场定量检测的需要。接着,我们利用具有比率荧光效应的邻苯二胺和硅量子点作为指示剂,银离子作为荧光的调控开关,设计了用于检测有机磷类农药的水凝胶便携试剂盒。在传感器中,有机磷类农药作为乙酰胆碱酯酶的抑制剂,阻止了硫代胆碱的产生,从而阻断了银离子-金属聚合物的形成。大量游离的银离子进一步触发了邻苯二胺的氧化,产生了具有黄色荧光的二氨基吩嗪(λem=557 nm),同时硅量子点444nm处的荧光强度被二氨基吩嗪猝灭,形成了比率荧光响应。通过智能手机记录试剂盒的比率信号变化,进一步应用ImageJ软件将图片信息转换为色度参数,最终实现农药的现场即时检测。本文应用银离子调控策略设计的两种便携式传感器实现了农药的快速灵敏检测,为未来实用型农药传感器的发展提供了技术支持。
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