基于雙模態(tài)納米傳感器的便攜式設備實現(xiàn)農藥殘留的可視化快速檢測

近期，中科院合肥物質院固體所蔣長龍研究員團隊在可視化檢測環(huán)境中的西維因檢測研究方面取得新進展。相關研究成果作為主封面發(fā)表在國際著名期刊ACS SustainableChemistry & Engineering上。

西維因作為一種有效的廣譜氨基甲酸酯殺蟲劑，已廣泛用于防治農作物害蟲。然而，過量使用或錯誤的使用方式會導致西維因殘留，西維因在土壤、水果、糧食等介質中留存時間長，且易通過呼吸道和皮膚接觸進入人體內，會對人體造成嚴重危害。因此，西維因殘留的檢測研究引起了極大的關注。

近年來，農藥殘留的定性定量檢測仍然側重于儀器檢測，如表面增強拉曼光譜、電化學分析、色譜等，但這些技術由于檢測耗時長和復雜的樣品預處理，不能滿足現(xiàn)場快速檢測需求，限制了它們的實際應用。因此，開發(fā)便攜式和可靠的實時分析方法來檢測西維因殘留，對環(huán)境污染物監(jiān)測和農業(yè)食品安全具有重要意義。

為此，研究人員利用氨基修飾的金納米顆粒、硅量子點和碲化鎘量子點作為傳感中心，設計了一種雙模態(tài)（比色-比率熒光）傳感體系，能夠可視化定量檢測痕量西維因殘留。當西維因進入傳感體系后，會通過靜電效應觸發(fā)金納米顆粒團聚，導致紫外可見吸收光譜變化，伴隨著肉眼可觀察到的自然光下的溶液顏色變化。同時，金納米顆粒的團聚引發(fā)熒光共振能量轉移(FRET)效應，硅量子點的藍色熒光發(fā)射強度逐漸增加，而碲化鎘量子點的紅色熒光強度顯著降低，從而導致體系熒光顏色由紅到藍的顯著轉換。

研究發(fā)現(xiàn)，雙模態(tài)傳感體系具有更高的檢測靈敏度與準確性，比色模式下檢測限為49.6 nM，比率熒光模式下檢測限為16.3 nM，實現(xiàn)了對實際樣品中痕量西維因殘留的高靈敏度、即時可視化檢測。此外，結合3D打印技術與顏色識別應用（APP），研究團隊還構建了具有高兼容性的便攜式智能熒光檢測平臺，以擴展其實際應用。該工作為氨基甲酸酯類農藥殘留檢測提供新策略，并拓寬了便攜式可視化定量檢測裝置在化學傳感中的應用。

圖1 雙模態(tài)傳感體系快速可視化定量檢測西維因殘留的機理示意圖，該工作受邀作期刊封面報道

圖2 (A)智能傳感平臺的檢測示意圖；(B)智能手機對熒光圖像的RGB分析；(C)具有高兼容性的便攜式傳感平臺；(D)紫外光下，熒光傳感體系在加入濃度為0至200 μM的西維因后的圖像；(E)熒光顏色變化（B值/R值）與西維因濃度的線性關系圖。

審核編輯：劉清