近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所能源材料與器件制造研究部蔣長龍研究員團(tuán)隊(duì)基于綠色染色標(biāo)記適配體構(gòu)建可視化傳感平臺，可用于快速定量檢測環(huán)境和食品中的有機(jī)磷殺蟲劑丙溴磷和水胺硫磷。相關(guān)研究成果以“Ultrasensitive Fluorescent Microsensors Based on Aptamers Modified with SYBR Green I for Visual Quantitative Detection of Organophosphate Pesticides”為題，發(fā)表在國際分析領(lǐng)域TOP期刊Analytical Chemistry (Anal. Chem., 2024, DOI: 10.1021/acs.analchem.4c01307)上。

有機(jī)磷類殺蟲劑因其易施用、藥效高等特性被廣泛使用。其中，水胺硫磷(Isocarbophos)和丙溴磷(Profenofos)作為廣譜性殺蟲劑，對多種農(nóng)作物害蟲的防治效果顯著。然而，過量及不恰當(dāng)?shù)氖褂脮?dǎo)致農(nóng)藥殘留，對環(huán)境和人體造成嚴(yán)重威脅，可能引發(fā)癌癥、糖尿病、呼吸系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和生殖系統(tǒng)疾病等一系列健康問題，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡。發(fā)展科學(xué)、準(zhǔn)確、高效檢測有機(jī)磷殺蟲劑殘留方法成為監(jiān)控環(huán)境及食品安全的一項(xiàng)重要任務(wù)。目前大型儀器檢測無法滿足現(xiàn)場原位定量快檢的需求。因此，建立高選擇性及高靈敏的有機(jī)磷殺蟲劑殘留快速定量分析方法對環(huán)境、食品和人體健康都具有重要意義。

鑒于此，研究人員基于有機(jī)磷殺蟲劑與特異性適配體之間強(qiáng)結(jié)合能力，構(gòu)建了劑量敏感的多色熒光適配體傳感器。綠色適配體染色劑(SG-I)可特異性插入適配體G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)其綠色熒光顯著增強(qiáng)，構(gòu)成具有綠色熒光發(fā)射的傳感體系。當(dāng)向該傳感體系中加入有機(jī)磷殺蟲劑后，有機(jī)磷殺蟲劑分子與適配體通過π-π芳香堆積結(jié)合，形成更穩(wěn)定的復(fù)合產(chǎn)物，破壞了SG-I與G-四聯(lián)體的結(jié)合，導(dǎo)致綠色熒光猝滅。同時(shí)，π-π芳香堆積會引起G-四聯(lián)體本征藍(lán)色熒光的增強(qiáng)，傳感溶液熒光顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對丙溴磷和水胺硫磷的可視化檢測，檢測限(LOD)分別低至2.48 nM和3.01 nM。此外，研究人員結(jié)合3D打印技術(shù)及智能手機(jī)顏色識別器，開發(fā)了便攜式智能熒光檢測平臺，可在實(shí)時(shí)、現(xiàn)場條件下對有機(jī)磷殺蟲劑進(jìn)行快速可視化定量監(jiān)測，為農(nóng)藥殘留現(xiàn)場快速檢測提供了新的策略。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、安徽區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金項(xiàng)目和安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c01307

圖1. 多色適配體傳感器快速可視化定量檢測有機(jī)磷殺蟲劑殘留的示意圖。

圖2. 基于智能手機(jī)的監(jiān)測平臺可視化定量檢測有機(jī)磷殺蟲劑。