草甘膦 (GLY) 是一种广谱有机磷除草剂，因其高效低成本而在农业生产中得到了广泛应用。然而，GLY 残留物可能滞留在农产品中，且常规清洗可能无法完全去除。长期摄入此类残留物可能会扰乱肠道菌群的平衡，并对肝脏和肾脏等器官造成潜在损害。因此，开发一种简单准确的 GLY 检测方法对于确保食品安全至关重要。
目前已开发了多种用于 GLY 测定的分析技术，包括高效液相色谱 (HPLC)[1]、气相色谱 - 质谱联用 (GC-MS)[2]、拉曼光谱[3]和电化学方法[4]。这些技术通常提供良好的灵敏度和准确性。然而，它们需要复杂的样品预处理、衍生化步骤或昂贵的仪器。这些局限性限制了它们在快速和现场分析中的更广泛使用。相比之下，荧光传感由于其操作简单、分析时间短、灵敏度高以及可与便携式读取设备兼容而引起了相当大的关注[5], [6], [7]。
目前，基于荧光的 GLY 检测策略主要包括酶抑制和金属离子介导的传感。酶抑制方法可以提供高灵敏度。然而，其分析性能通常受酶稳定性差、储存条件和环境因素的影响[8], [9], [10], [11]。金属离子介导的传感提供了一种更简单的替代方案。GLY 的膦酸根、羧酸根和氨基可以与金属离子，特别是 Cu2+ 发生强相互作用。通过这些相互作用，荧光材料的电子或能量转移过程可以直接受到调节，从而产生快速响应[12], [13], [14]。然而，大多数报道的系统依赖于单一荧光信号，这可能会受到探针浓度变化和样品背景的影响[15]。为了克服这些局限性，比率荧光传感引起了越来越多的关注。通过监测两个荧光信号的强度比来实现定量分析，从而提供自校准检测系统并提高分析的稳定性和可靠性[16], [17]。此外，明显的荧光颜色变化使其能够与基于智能手机的视觉检测平台集成[18], [19], [20]。目前，结合金属离子的高识别亲和力和比率荧光的可靠性的协同设计已成为构建高选择性和高灵敏度 GLY 荧光传感器的关键策略[21], [22]。
基于溶液的比率荧光方法可以提供准确的定量分析，但它们不太适合现场检测。水凝胶材料因其低成本、稳定性和抗干扰性而在农药残留分析中显示出潜力[23], [24], [25]。然而，大多数基于水凝胶的方法仍然需要将样品溶液滴加到水凝胶表面。这些步骤涉及破坏性样品预处理，并且不允许在样品表面上直接进行原位和实时检测[26], [27]。由信号指示剂和水凝胶基质组成的可穿戴水凝胶传感器具有操作简单、粘附性强和便携的优势，使其成为无创或微创检测的理想选择[28], [29], [30]。通过将荧光传感材料纳入柔性、生物相容且易于修饰的水凝胶基质中，可以构建高性能的可穿戴荧光传感器[31], [32]。这些传感器操作简单、响应迅速且可视化清晰，为农药残留的现场和原位监测提供了一条切实可行的途径。然而，在单一传感策略中整合准确的溶液相定量和直接表面检测仍然具有挑战性。
基于这些考虑，开发了一种基于聚多巴胺 - 聚乙烯亚胺共聚物点 (PDA-PEI CPDs) 的双模荧光传感平台，用于 GLY 的定量检测和视觉筛选 (方案 1)。在溶液系统中，CPDs 与对苯二甲酸 (PTA) 之间的 Cu2+ 介导相互作用在 450 和 530 nm 处产生了两个发射信号。GLY 与 Cu2+ 的竞争配位改变了这两个荧光信号，从而实现了比率检测。为了将该方法扩展到便携式表面分析，将 CPDs-Cu2+ 识别单元固定在钙交联的海藻酸钠水凝胶中。与溶液相比率系统不同，水凝胶在 365 nm 激发下通过对 530 nm 处的荧光恢复来对 GLY 做出响应。结合智能手机辅助的 RGB 分析，该平台实现了样品提取物的定量分析和沉积在蔬菜表面的 GLY 的半定量筛选。这种集成设计将内部校准的荧光检测与柔性表面附着力水凝胶相结合，为实验室分析和现场视觉筛选提供了一种切实可行的策略。
