西安建筑科技大学周元臻Anal. Chem.：电化学-光热双模传感器高灵敏度检测有机磷农药

研究内容

可靠、现场检测复杂基质中的有机磷农药对食品安全和环境监测具有重要意义。

西安建筑科技大学周元臻通过简单的组装工艺成功制备了一种新型的具有丰富信号负载、特定识别单元和强大氧化酶样活性的COF/亚甲基蓝@MnO2(COF/MB@MnO2)复合物。该多功能复合材料作为一个均匀的电化学和光热双模传感平台，通过刺激响应调节检测有机磷农药(OPs)。该电化学-光热双模传感器展现出优异的检测性能，检测下限分别为0.0632和0.108 ng/mL。相关工作以“Complementary Homogeneous Electrochemical and Photothermal Dual-Modal Sensor for Highly Sensitive Detection of Organophosphorus Pesticides via Stimuli-Responsive COF/Methylene Blue@MnO2 Composite”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1. COF/MB@MnO2复合物作为一种多功能探针，在不存在OPs的情况下，表面MnO2可以识别来源于乙酰胆碱酯酶(AChE)催化的乙酰硫胆碱（ATCh）水解的硫胆碱（TCh），并且由于释放大量MB表现出明显放大的扩散电流；残留的MnO2纳米片只能催化较少的TMB转化为具有典型近红外(NIR)吸收的氧化TMB(oxTMB)，从而能够使用便携式温度计在低温下进行NIR驱动的光热分析。

要点2. 基于OPs对乙酰胆碱酯酶活性的抑制作用和OPs调节的TCh生成，作者成功地建立了一种互补的均匀电化学和光热双模传感器用于检测毒死蜱，其检测下限分别为0.0632和0.108 ng/mL。

要点3. 该双模传感器已被证明具有良好的分析性能，可用于真实水和食品样品中的有机磷的可靠检测。更重要的是，双模传感器可以为OP的方便和现场检测提供互补优势，并在实际样品分析过程中有效避免复杂矩阵的干扰。

该工作不仅可以提供一种互补的双模方法，在不同场景下方便地现场检测OPs，还可以扩大基于COF的多功能复合材料在多模式传感器中的应用范围。

研究图文

图1. COF、MnO2纳米片和COF/MB@MnO2复合材料的表征。

图2.（A）COF及其有机单体(TAPB和DMTP)和（B）COF/MB@MnO2复合材料和相应的组分，COF、MnO2和MB的FT-IR。（C）XRD。（D）COF和COF/MB@MnO2的XPS。（E）Mn 2p(蓝线)的高分辨率XPS。（F）COF、MB、MnO2和COF/MB@MnO2水溶液的紫外-可见吸收光谱。（G）N2吸附-解吸等温线。（H）原始COF的孔径分布。（I）Zeta电位。

图3. 传感可行性研究。

图4.（A）具有不同浓度毒死蜱的双模传感器的DPV(从a到q：0、0.2、0.5、1、2、5、10、20、50、100、200、400、800、1500、3000、5000和8000 ng/mL)。（B）峰值电流强度与0.5至200 ng/mL毒死蜱浓度对数之间的线性关系。（C）不同浓度毒死蜱的双模传感器的温度响应曲线从下到上依次为：0、0.2、0.5、1、2、5、10、20、50、100、200、400、800、2000、5000和8000 ng/mL。（D）温度差(ΔT)与毒死蜱浓度在5至5000 ng/mL范围内的对数之间的线性关系。T0和T分别表示没有毒死蜱的空白组和有毒死蜱的实验组的温度。ΔT表示实验组和空白组之间的温差。

图5. 双模式传感器检测毒死蜱的选择性研究。

文献详情

Complementary Homogeneous Electrochemical and Photothermal Dual-Modal Sensor for Highly Sensitive Detection of Organophosphorus Pesticides via Stimuli-Responsive COF/Methylene Blue@MnO2 Composite

Shao-Hua Wen, Hengyuan Zhang, Sha Yu, Junping Ma, Jun-Jie Zhu, Yuanzhen Zhou*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02171