基于银纳米粒子猝灭碳点与聚合物点的均相荧光分析法同步检测食品中草甘膦与噻虫嗪

本研究针对食品中草甘膦(GLY)与噻虫嗪(TMX)多残留检测难题，开发了一种基于荧光共振能量转移(FRET)和竞争反应模型的均相荧光分析法。通过适配体功能化碳点(CDs)、聚合物点(Pdots)与银纳米粒子(AgNPs)构建双信号传感体系，实现0.5-1000 ng/mL宽线性范围检测，GLY与TMX检出限分别达0.12 ng/mL和0.10 ng/mL。该方法成功应用于自来水、苹果等实际样本检测，为农药多残留监测提供了一种低成本、高灵敏的解决方案。

　　

在农业生产中，草甘膦(GLY)和噻虫嗪(TMX)作为高效广谱的农药被广泛使用，但其残留问题已对生态环境和人类健康构成严重威胁。GLY作为全球用量最大的有机磷除草剂，与新型烟碱类杀虫剂TMX共同存在于食品链中，可能引发内分泌干扰、遗传毒性等风险。传统高效液相色谱(HPLC)检测方法虽准确但成本高昂，而现有荧光技术多局限于单靶标检测，难以满足复杂基质中多残留同步监测的需求。针对这一技术瓶颈，河北农业大学的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表创新成果，开发了一种基于纳米材料协同作用的均相荧光检测新策略。

研究团队采用碳点(CDs)和聚2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基衍生的聚合物点(Pdots)作为双发射荧光供体，通过聚乙烯亚胺(PEI)修饰获得表面带正电的CDs-PEI，并与带负电的PSMA包覆Pdots形成稳定体系。互补DNA链修饰的银纳米粒子(AgNPs)作为通用猝灭剂，通过荧光共振能量转移(FRET)机制同时猝灭两种纳米点的荧光。GLY和TMX特异性适配体通过竞争结合作用调控FRET效率，最终建立浓度-信号响应模型。

表征分析
透射电镜(TEM)显示CDs呈2.43±0.72 nm均匀球形，X射线衍射(XRD)证实其具有典型碳材料无定形结构。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实CDs表面存在羧基、氨基等活性基团。Pdots的紫外-可见吸收光谱在490 nm处呈现MEH-PPV特征峰，荧光发射峰位于565 nm，与CDs的450 nm发射峰形成理想光谱分离。

检测性能
优化后的体系对GLY和TMX的线性范围均为0.5-1000 ng/mL，检出限显著低于欧盟最大残留限量(MRL)。选择性实验表明，体系对乙酰甲胺磷(ACE)、草铵膦(GLUF)等结构类似物无明显响应。实际样本加标回收率为92.3%-106.8%，与HPLC结果吻合良好，证实方法的可靠性。

作用机制
无目标物时，适配体优先结合AgNPs-cDNA复合物，使CDs/Pdots与AgNPs近距离接触导致荧光猝灭。当存在GLY/TMX时，适配体与靶标特异性结合，释放AgNPs-cDNA并恢复荧光。该间接竞争模型通过log[浓度]-荧光强度线性关系实现定量，避免了复杂分离步骤。

这项研究创新性地将CDs/Pdots双发射体系与AgNPs等离子体猝灭特性相结合，攻克了传统异相检测操作繁琐的技术难题。所建立的均相分析方法仅需20分钟即可完成检测，成本仅为HPLC的1/5，特别适合基层监管场景。研究不仅为农药多残留监测提供了新方法学范式，更为纳米材料在食品安全检测领域的应用开辟了新思路。正如通讯作者Yiwei Tang教授指出，该技术平台通过简单替换适配体即可扩展至其他污染物检测，具有显著的社会效益和应用前景。