当今世界，农药污染已成为全球关注的一大问题。随着化学农药的使用日益增多，以保护农作物免受有害害虫和昆虫的侵害，残留物可能对人类健康和环境构成重大风险。最近的一项突破促成了一种创新且高度灵敏的检测方法，该方法使用一种新型纳米传感器来检测其中一种农药 2,6-二氯-4-硝基苯胺 (DCN)。这种传感器基于用肝素 (HEP) 功能化的上转换纳米粒子 (UCNP)，将彻底改变我们检测食物和环境中有害化学物质的方式。
传统检测方法的问题
DCN 农药因其对多种害虫的广谱有效性而常用于农业。然而，它在环境中的持久性以及可能导致严重健康问题（如癌症、肾衰竭、神经系统毒性甚至死亡）的可能性使得监测和控制其含量至关重要。检测农药残留的传统方法，如高效液相色谱 (HPLC) 和质谱法，虽然可靠，但也耗时、昂贵，并且需要熟练的专业人员操作。这些限制使得现场实时监测不切实际，无法广泛使用。
荧光传感器比传统技术更简单、更快速，已成为一种有前途的解决方案。它们提供实时、现场结果，灵敏度足够高，可以检测各种样品中的痕量农药。然而，它们也存在一系列挑战，例如光漂白、水溶性有限以及与环境干扰有关的问题。
更有效的解决方案：肝素功能化上转换纳米粒子
这项突破背后的团队利用上转换纳米粒子 (UCNP) 开发出了一种更先进的传感器，这种纳米粒子以将近红外 (NIR) 光转换为紫外 (UV) 或可见光的能力而闻名。这是一个显著的优势，因为近红外光可以更深地穿透生物样本而不会造成损害，并且避免了紫外光可能产生的背景荧光干扰。这使得 UCNP 成为灵敏和选择性检测的理想平台。
该传感器的与众不同之处在于，UCNPs 被肝素（一种天然的硫酸化多糖）功能化。肝素以其生物活性和带负电荷的功能基团（如羧基、磺酸基和羟基）而闻名，这些基团可以与带正电荷的 UCNPs 形成静电键。这种修饰不仅增强了纳米颗粒在水环境中的稳定性，还提高了它们检测 DCN 的选择性和灵敏度。
工作原理：内部过滤效果 (IFE)
该传感器采用比率检测方法，即测量两种不同发射信号的比率。UCNP 在暴露于近红外光时会发出不同波长的光：强烈的紫外线发射和 800 nm 的稳定近红外发射。当引入 DCN 时，它会导致紫外线发射猝灭，但近红外发射不受影响，充当内部参考。这使得传感器即使在存在各种环境因素或仪器灵敏度变化的情况下也能保持高精度。
该技术被称为内滤效应 (IFE)，其原理是农药吸收部分发射的紫外线，从而阻止其发射。由于近红外辐射保持不变，因此可以使用两种信号的比率来确定样品中 DCN 的浓度。
实际应用：监测食品安全
这项进展最令人兴奋的方面之一是其在实际应用中的潜力，特别是在食品安全方面。UCNPs-HEP 比率纳米传感器可用于检测各种食品样本（如水果和蔬菜）中的 DCN 残留物，确保消费者不会接触到有害水平的农药。
在最近的实验中，该传感器成功用于检测苹果、黄瓜和葡萄样品中掺入的 DCN 残留物。结果非常准确，证明了该传感器在现场快速可靠地检测农药方面的潜力。这可能会改变农民、食品加工商和监管机构的格局，提供一种简单且非侵入性的方法来监测食品供应链中的农药水平。
农药检测的未来：现场实时监测
实时现场检测农药残留的能力为改善食品安全和环境监测开辟了新的可能性。通过使用这种先进的纳米传感器，可以在农作物收获前或进入市场后对其进行例行检查，确保农作物符合安全标准并降低与农药相关的健康问题风险。
此外，该技术还可扩展到环境监测，帮助检测水源、土壤和空气中的农药污染。这将有助于实现更可持续的农业实践以及更清洁、更安全的环境。
在中新康明，我们看到了该领域的巨大潜力，并渴望与正在探索此类先进纳米传感器应用的合作伙伴合作。凭借我们在 UCNP 制备方面的专业知识和大规模生产能力，我们可以帮助将这些创新检测技术推向市场，支持提高公共卫生和环境安全的努力。
结论
总之，肝素功能化 UCNP 比例纳米传感器的开发标志着农药检测技术的重大进步。它为紧迫的全球问题提供了灵敏、选择性和方便的解决方案。凭借提供准确、实时结果的能力，这种创新传感器在增强食品安全、环境监测和公共卫生保护方面具有巨大前景。随着该领域研究的继续，我们可以期待更先进的传感器，帮助我们应对食品和周围环境中农药污染带来的挑战。
在中新康明，我们致力于推进上转换纳米粒子的开发和应用，并诚邀潜在合作者加入我们，利用这些尖端技术的力量，创造更安全、更健康的未来。凭借我们强大的生产能力和对应用驱动解决方案的关注，我们已准备好推动这一激动人心的领域的下一波创新浪潮。
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