基于微流控化学发光技术的果蔬有害农药现场快速检测装置研发

为解决传统农药检测方法速度慢、成本高且依赖实验室的问题，研究人员开发了一种便携式化学发光(CL)微流控源点检测(PoST)装置，通过集成微流控芯片、高分辨率摄像头和开源软件，实现了马拉硫磷的现场检测（线性范围0.1-1 ppm，检测限0.016 ppm），并在苹果和柑橘中验证了其实际应用价值（检出浓度分别为1.72 ppm和7.62 ppm），为资源有限地区提供了高效、低成本的检测方案。

　　

农药残留检测的困境与突破
随着农业集约化发展，农药滥用导致的残留问题日益严峻。马拉硫磷（Malathion）作为有机磷类农药的代表，其氧化产物马拉氧磷（Malaoxon）的毒性更强，可抑制胆碱酯酶活性，引发神经功能障碍，对人类健康和生态环境构成双重威胁。传统检测方法如高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）虽精准，但依赖大型设备、耗时昂贵，难以满足田间实时监测需求。

针对这一技术瓶颈，印度理工学院海德拉巴校区（BITS Pilani Hyderabad Campus）的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项创新研究，开发出集成了微流控与化学发光技术的便携式检测装置（CL PoST）。该装置通过自动化样本加载、微流控反应控制和开源软件分析，实现了农药残留的现场快速检测，为资源匮乏地区提供了革命性解决方案。

关键技术方法
研究采用三大核心技术：1）微流控纸基分析器件（μPADs）作为一次性检测载体，利用毛细作用驱动样本流动；2）化学发光（CL）体系优化，以Luminol-H₂O₂-Co⁺²反应生成活性氧（ROS），通过3-氨基邻苯二甲酸阴离子的光子释放实现信号放大；3）硬件集成，包括树莓派4处理器、高分辨率摄像头和恒温孵育单元，确保检测灵敏度和稳定性。

研究结果

1. 实验设计
   通过μPADs预装载Luminol试剂，结合微流控阀精确控制反应时序，解决了CL反应瞬时性的技术难题。

2. 性能验证
   装置对马拉硫磷的检测范围达0.1-10 ppm，线性区间0.1-1 ppm，检测限（LoD）和定量限（LoQ）分别为0.016 ppm与0.05 ppm。实际样本测试中，苹果和柑橘的检出浓度分别为1.72 ppm和7.62 ppm，显著高于安全阈值。

3. 机制解析
   研究发现，内置加热单元可加速反应动力学，使CL信号强度提升3倍，而Co⁺²催化剂通过促进O₂^•-生成，显著增强灵敏度。

结论与意义
该研究首创的CL PoST装置将实验室级检测能力浓缩至便携设备中，其模块化设计可拓展至其他农药（如有机氯类）乃至生物标志物检测领域。作者P.A. Reshma等强调，该技术突破了传统检测对专业人员和固定场所的依赖，为食品安全监管、环境监测及生物医学研究提供了普适性平台。尤其值得注意的是，装置成本不足传统设备的1/10，且操作全程无需电力供应，完美适配发展中国家需求。未来通过优化μPADs材料与多通道检测设计，有望实现多重污染物同步筛查，推动“即时检验”（POCT）技术的范式变革。