《Microchemical Journal》:High-performance lateral flow immunoassay using aggregation-induced-emission nanospheres for sensitive detection of lambda-cyhalothrin residue in food
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经过分子修饰后,AIEgens的荧光性能得到了提升。
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新型荧光LFIA方法具有宽线性范
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经过分子修饰后,AIEgens的荧光性能得到了提升。
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新型荧光LFIA方法具有宽线性范围和高灵敏度,适用于LCT检测。
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所提出的LFIA方法可用于检测各种食品样品中的LCT。
引言
拟除虫菊酯是一类合成的有机杀虫剂,来源于除虫菊素,属于主要杀虫剂类别[1]、[2]。Lambda-cyhalothrin(LCT)是一种常见的拟除虫菊酯杀虫剂,对威胁水果和蔬菜作物的多种昆虫具有高效杀伤作用[3]。然而,LCT在农业中的广泛使用对环境和人类产生了不利影响。LCT对水生生物具有高毒性,并可能在水生环境中引发长期不良效应[4],同时已被证实会在人体和海洋哺乳动物体内累积[5]。此外,长期接触LCT可能导致人体患上慢性疾病,并对神经系统造成毒性[6]。证据还表明,LCT暴露与男性生殖系统的不良影响有关[7]。为了加强对食品中LCT残留物的日常监测,建立LCT的检测方法具有重要意义。
目前已有多种LCT检测方法。例如,气相色谱[8]、气相色谱-串联质谱[10]、液相色谱[12]以及液相色谱-串联质谱[14]等仪器分析方法已被应用于食品样品中的LCT检测。但这些方法依赖于复杂且昂贵的设备,不适合现场检测。此外,这些方法的样品前处理过程繁琐耗时,且需要经过专业培训的的操作人员来操作仪器。为了降低成本并提高检测便利性,引入了侧向流动免疫测定(LFIA)技术。LFIA是一种免疫学检测方法,适用于快速检测LCT[16]、[17]。
传统的LFIA报告剂是胶体金纳米颗粒(AuNPs)[18]、[19],但由于AuNPs的光度强度较低[20]、[21]、[22],其灵敏度相对较低。为了提高LFIA的灵敏度,研究人员采用了荧光纳米颗粒[23]、[24]、[25]、[26]。然而,由于聚集状态下的强π-π相互作用,传统荧光纳米颗粒可能因聚集效应而减弱发光[27]、[28]。因此,采用了在聚集状态下仍具有良好亮度的聚集诱导发光体(AIEgens)作为报告剂[29]、[30]。分子内运动限制(RIM)被认为是AIE效应的理论基础[31]。此外,通过调整供体-受体结构可以优化AIEgens的分子内电荷转移(ICT)效应[32],从而提升其荧光性能[33]。通过增强RIM和ICT效应,可以实现更好的荧光性能。
本研究中,在传统的AIEgen四苯乙烯(TPE)分子结构中引入了氰基、甲基和醛基团,以改善分子内运动限制(RIM)和电荷转移(ICT)效应。测量了关键的光学参数,如激发波长下的摩尔消光系数和量子产率。在改性TPE中,四醛四苯乙烯(TAPE)表现最佳,通过微乳法将其封装成纳米球(TAPEFN),作为LFIA报告剂,用于高灵敏度检测食品样品中的LCT残留物。
章节摘要
材料与设备
TPE购自中国徐州大阳生物科技有限公司。十二烷基硫酸钠(SDS)、聚马来酸酐-1-十八烯(PMAO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氯仿(CHCl?)、N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)、偶氮二异丁腈(AIBN)、乙腈(ACN)和甲醇(MeOH)购自中国上海的Aladdin有限公司。吐温20、二氯甲烷(DCM)、四氢呋喃(THF)、n,n-二甲基甲酰胺(DMF)、牛血清白蛋白(BSA)、多巴胺也来源于同一家公司。
AIEgens的分子修饰
作为研究较多的AIEgens之一,TPE具有优异的荧光特性,在多种即时检测应用中表现出色[35]。通过在其分子结构中引入氰基、甲基和醛基团,合成了TCPE、TMPE和TAPE(图1a),从而改善了其荧光性能。三种衍生物的成功制备通过1H NMR光谱验证(图S1)。如图1d和图S2所示,
结论
本研究通过向TPE分子结构中引入氰基、甲基和醛基团,有效限制了分子内运动并增强了电荷转移,提高了辐射跃迁效率,从而增强了荧光强度。其中,TAPE在激发波长下的吸收强度显著提升。
CRediT作者贡献声明
Keyang Lai:撰写初稿、数据整理、可视化处理。 Lele Ma:可视化处理。 Gan Zhang:方法学设计。 Esther De Rycke:撰写、审稿与编辑。 Erik Beij:数据整理。 Zongyou Chen:结果验证。 Wenjun Gui:资金申请。 Shuying Li:结果验证。 Weihua Lai:概念构思。 Yirong Guo:项目监督、资金申请。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划(2024YFF1105703)和中国中央高校基本科研业务费(226-2025-00210)的支持。
.Keyang Lai | Lele Ma | Gan Zhang | Esther De Rycke | Erik Beij | Zongyou Chen | Wenjun Gui | Shuying Li | Weihua Lai | Yirong Guo