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为检测多效唑(PBZ)残留问题,研究人员以泡桐花生物废弃物为原料,通过一步水热法绿色合成泡桐花衍生碳点(PF-CDs)。其对 PBZ 检测线性关系强(R2>0.99),回收率 94.06%~108.56%,为食品安全和环境监测提供灵敏方法。
在农业生产中,多效唑(PBZ)作为一种三唑类植物生长调节剂,虽能有效抑制内源赤霉素合成、延缓植株生长并提高作物产量,但其不当使用或过量施用会导致土壤中残留持久,影响后续作物生长,破坏土壤微生物群落,还会通过植物根系吸收在蔬菜水果中积累,威胁人类和动物健康,如抑制单胺氧化酶活性、干扰血清神经递质平衡等。目前,针对 PBZ 残留的检测方法如高效液相色谱(HPLC)、气相色谱 - 质谱(GC-MS)等虽精度高,但存在设备要求高、操作复杂、资源消耗大等问题,难以满足环境样本高效高通量筛查需求。在此背景下,开发一种环保、经济且灵敏的检测方法迫在眉睫。
新乡医学院等机构的研究人员开展了相关研究,旨在利用泡桐花生物废弃物合成碳点(CDs)并将其作为纳米传感器用于 PBZ 残留的高灵敏检测。研究得出,所合成的泡桐花衍生碳点(PF-CDs)对 PBZ 具有出色的检测性能,为 PBZ 残留检测提供了新的思路和方法,该研究成果发表在《Food Chemistry》。
研究中用到的主要关键技术方法包括:一是一步水热法,将泡桐花干燥粉碎后,取粉末溶于超纯水,在高压高温下通过该方法合成 PF-CDs;二是荧光检测技术,用于分析 PF-CDs 与 PBZ 作用时的荧光信号变化,以实现对 PBZ 的检测。
表征 PF-CDs
通过实验对 PF-CDs 进行表征,Scheme 1 展示了其合成流程及检测 PBZ 的机制。将泡桐花干燥粉碎成细粉,取 0.35g 粉末溶于 10mL 超纯水,在微型高压釜中通过一步水热法合成 PF-CDs,所得质量为 99mg,产率 28.3%。在 260nm 激发下,PF-CDs 展现出稳定、光稳定且水溶性的荧光特性,适合生物和环境应用。
PF-CDs 对 PBZ 的检测性能
研究发现,PF-CDs 对 PBZ 农药具有优异的选择性和灵敏度。PF-CDs-PBZ 体系的荧光响应与 PBZ 浓度在 0.78~18.75μg/L 范围内呈线性关系,相关系数超过 0.99。在实际样品分析中,PBZ 回收率在 94.06%~108.56% 之间,相对标准偏差在 0.35%~12.35% 之间,表明其检测结果准确可靠。
结论
本研究首次以泡桐花生物废弃物为前驱体,通过一步水热法绿色合成 PF-CDs。该碳点具有低细胞毒性、良好的生物相容性、稳定的光稳定性和水溶性等优点。实验证实,其对 PBZ 检测具有出色的灵敏度和选择性,为复杂环境和食品样品中 PBZ 农药残留的精确检测提供了一种环保、经济、高灵敏度的荧光探针方法。该研究不仅为碳点的合成提供了可持续的新途径,也为农药残留检测领域提供了新的技术手段,对保障食品安全、维护人类健康具有重要的现实意义和应用价值。