固体所发展多色荧光适配体传感用于有机磷杀虫剂可视化定量检测

近期，中国科学院合肥物质院固体所能源材料与器件制造研究部蒋长龙研究员团队基于绿色染色标记适配体构建可视化传感平台，可用于快速定量检测环境和食品中的有机磷杀虫剂丙溴磷和水胺硫磷。相关研究成果以“Ultrasensitive Fluorescent Microsensors Based on Aptamers Modified with SYBR Green I for Visual Quantitative Detection of Organophosphate Pesticides”为题，发表在国际分析领域TOP期刊Analytical Chemistry (Anal. Chem., 2024, DOI: 10.1021/acs.analchem.4c01307)上。

有机磷类杀虫剂因其易施用、药效高等特性被广泛使用。其中，水胺硫磷(Isocarbophos)和丙溴磷(Profenofos)作为广谱性杀虫剂，对多种农作物害虫的防治效果显著。然而，过量及不恰当的使用会导致农药残留，对环境和人体造成严重威胁，可能引发癌症、糖尿病、呼吸系统疾病、神经系统疾病和生殖系统疾病等一系列健康问题，严重者甚至导致死亡。发展科学、准确、高效检测有机磷杀虫剂残留方法成为监控环境及食品安全的一项重要任务。目前大型仪器检测无法满足现场原位定量快检的需求。因此，建立高选择性及高灵敏的有机磷杀虫剂残留快速定量分析方法对环境、食品和人体健康都具有重要意义。

鉴于此，研究人员基于有机磷杀虫剂与特异性适配体之间强结合能力，构建了剂量敏感的多色荧光适配体传感器。绿色适配体染色剂(SG-I)可特异性插入适配体G-四联体结构，诱导其绿色荧光显著增强，构成具有绿色荧光发射的传感体系。当向该传感体系中加入有机磷杀虫剂后，有机磷杀虫剂分子与适配体通过π-π芳香堆积结合，形成更稳定的复合产物，破坏了SG-I与G-四联体的结合，导致绿色荧光猝灭。同时，π-π芳香堆积会引起G-四联体本征蓝色荧光的增强，传感溶液荧光颜色由绿色变为蓝色，进而实现了对丙溴磷和水胺硫磷的可视化检测，检测限(LOD)分别低至2.48 nM和3.01 nM。此外，研究人员结合3D打印技术及智能手机颜色识别器，开发了便携式智能荧光检测平台，可在实时、现场条件下对有机磷杀虫剂进行快速可视化定量监测，为农药残留现场快速检测提供了新的策略。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、安徽区域创新发展联合基金项目和安徽省重点研究与开发计划的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c01307

图1. 多色适配体传感器快速可视化定量检测有机磷杀虫剂残留的示意图。

图2. 基于智能手机的监测平台可视化定量检测有机磷杀虫剂。