可视化检测有机磷农药残留的新型荧光纳米探针的构建及应用研究

Most organophosphorus（OP） pesticides are widely used in controlling insects in agriculture across the world, but they also leading to long-term accumulation in ecosystems including humans. Therefore, there is a great demand to develop a fast, sensitive,and reliable assay of OP pesticide residues to improve food safety and to protect the ecosystem.The development of nanotechnology provides new opportunities for the measurement of OP pesticide residues. In this issue, we attempt to combine the advantages of dual emission fluorescent nanoparticles and molecular imprint materials and prepare 3-5 types of new fluorescent nanosensor composed of dual emission nanomaterials and molecular imprint materials, and develop new visual detection method for OP pesticides residues. Investigate the feasibility of this new nanosensor for the detection of OP pesticides residues in complicated samples. The meaning of this item is combine the accuracy, sensitivity and visual under Uv irridiation of dual emission nanomaterials and the high selectivity of molecular imprint materials, developed new method for the visual detection of OP residual in complex samples, it is meaningful for increasing the detection ability for pesticide residual, improve food safety and to protect the ecosystem, extended the application of nanomaterials in pollutation detection.

有机磷农药的长期大量和违规使用使有机磷农药残留问题成为威胁人类健康和生态环境的一个重要因素。解决有机磷农药残留的即时、灵敏、方便的检测对解决有机磷农药残留问题就显得尤为关键。纳米材料的发展为有机磷农药残留的检测提供了新的机遇。该项目拟将双发射荧光纳米颗粒检测的准确性、灵敏性及可视化的优点与分子印迹材料的高选择性有机结合，针对机磷农药的结构，设计合成3-5种由双发射荧光纳米材料和分子印迹材料组成的新型荧光纳米探针，考察其用于看视化检测复杂样品中有机磷农药残留的可行性，在此基础上构建可视化检测有机磷农药残留的新体系。开展本项目研究对于提高我国农药残留检测技术的水平、改善人民生活环境和食品安全、拓展纳米材料在环境污染物检测中的应用具有十分重要的意义。

本项目旨在通过将分子印迹技术与双发射荧光纳米探针结合，构建有机磷农药的检测平台，并将其用于检测实际样品中残留的有机磷农药。围绕这一主题，项目组开展了多方面的研究工作。荧光纳米材料的制备是构建双发射荧光纳米探针的首要条件，项目组发展了一种“一锅”大批量制备二氧化硅包裹近红外CdSeTe量子点的方法，并考察了不同实验条件对产物性质的影响。有机相合成的量子点具有更高的荧光效率、更好的分散性和稳定性。因此，课题自有围绕有机相合成量子点开展了研究工作。利用三正辛基膦(TOP)辅助合成方法，制备具有窄的半峰宽(在包裹三层ZnS后，半峰宽仍然小于25 nm)以及可控发射波长的CdSe/ZnS量子点(QY>95%)。另外课题组还合成了具有良好光学性质的碳点和金纳米团簇。基于绿光发射的量子点以及红光发射的量子点制备了一种能够对铜离子响应的新型双发射荧光纳米探针，该探针在紫外灯照射下能够实现铜离子的可视化检测。随后，利用碳点和金纳米团簇开发了一种新型有效的比例荧光策略，并将其用于快速、灵敏和选择性的检测硫离子。该探针的检测机理是基于碳点(给体)与金纳米团簇(受体)之间的荧光共振能量转移。本课题通过将比率荧光探针与分子印迹技术结合，最终目的是提高分析检测灵敏度和选择性。课题开展过程中，由于比率荧光探针表面进行分子印迹后，最终产物团聚非常严重，而且荧光性质猝灭非常严重。为了解决这些问题，我们从以下三个方面进行了探索。其一、改变荧光纳米探针的表面修饰剂，提高其稳定性。其二、在磁性基体表面进行印迹相关研究，为后续将分子印迹技术与比率探针结合奠定基础。其三、对课题内容作适当调整，将比率荧光纳米探针与生物酶结合，以实现高灵敏、选择性检测。本课题组在构建高活性催化剂方面也开展了一系列研究工作，考察了CuFe2O4磁性纳米颗粒在硝基酚还原中的催化性能。还将超细贵金属纳米粒子嵌入菜花形的多孔磁性金属有机框架材料(MOFs)中，该物质具有很好的催化性能。利用自组装和原位生长技术制备了核心-卫星纳米复合材料并将其用于催化降解常见有机污染物。本项目的开展和研究对于提高有机磷农药的检测能力，拓展了比率荧光纳米探针在环境、食品、生物等领域的应用，其结果对分析结果的可视化及便捷化等方面具有重要意义。