A turn-on fluorescence sensor based on Cu2+ modulated DNA-templated silver nanoclusters for glyphosate detection and mechanism investigation.
Food Chem · 2022 · 367:130617 · PMID 34352696 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > 화학·물성 · 사람 · 제형(GBH)
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글리포세이트의 오용은 환경과 인간에게 잠재적 위험을 초래할 수 있으나, 이를 초민감하게 검출하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 본 연구에서는 턴-온 형광 전략을 기반으로 글리포세이트를 민감하게 측정하기 위해 $\text{Cu}^{2+}$ 변조 DNA 주형 은 나노클러스터 ($\text{DNA-AgNCs}$) 센서를 제작하였다. $\text{DNA-AgNCs}$의 형광 소광은 $\text{Cu}^{2+}$의 존재 하에 발생한다. 글리포세이트가 존재할 경우, 글리포세이트 표면의 작용기들이 $\text{Cu}^{2+}$와 킬레이트화하여 $\text{DNA-AgNCs}$의 형광이 회복된다. 당량론적 방법을 통해, $\text{Cu}^{2+}$-유도 형광 소광 모드가 정적 소광과 동적 소광의 조합이며 이 중 정적 소광이 우세함을 밝혀냈다. $\text{DNA-AgNCs}/\text{Cu}^{2+}$ 시스템에서 글리포세이트의 카르복실레이트, 아민 및 포스포네이트 작용기는 킬레이트를 통해 $\text{Cu}^{2+}$와 상호작용하며, 이때 카르복실레이트 산소 원자, 포스포네이트 산소 원자, 그리고 단일 양성자화된 이차 아민 질소 원자와 $\text{Cu}^{2+}$가 킬레이트 고리를 형성한다. 이 형광 센서는 최적 조건 하에서 $15$부터 $100 \mu\text{g/L}$ 범위의 글리포세이트 분석에 원하는 선형성을 보였으며, 검출 한계는 $5 \mu\text{g/L}$까지 낮았다. 더욱이, 제안된 센서는 실제 시료에서 글리포세이트를 측정하는 데 성공하여 농약 잔류물 검출에 유망한 응용 가능성을 나타냈다.ORIGINAL ABSTRACT
The abuse application of glyphosate can result in a potential hazard for environment and human, however its ultrasensitive detection remains challenging. Herein, a Cu2+ modulated DNA-templated silver nanoclusters (DNA-AgNCs) sensor was constructed to sensitively determine glyphosate based on the turn-on fluorescence strategy. The fluorescence quenching of DNA-AgNCs occurred with the existence of Cu2+. Upon the presence of glyphosate, the functional groups on the surface of glyphosate could chelate with Cu2+, following the fluorescence recovery of DNA-AgNCs. Through the stoichiometric methods, we unveil that Cu2+-trigged fluorescence quenching mode is a combination of static and dynamic quenching with the static mode being predominant. In DNA-AgNCs/Cu2+ system, the carboxylate, amine, and phosphonate groups of glyphosate interact with Cu2+ through chelation, in which the carboxylate oxygen, the phosphonate oxygen atoms, and the monoprotonated secondary amine nitrogen atom and Cu2+ form chelate rings. This fluorescence sensor showed a desired linearity of glyphosate analysis under the optimum conditions, ranging from 15 to 100 μg/L with a low detection down to 5 μg/L. Moreover, the proposed sensor was successfully utilized to measure glyphosate in real samples, indicating a promising application in pesticide residues detection.| 저자 | Yang, Y.; Ghalandari, B.; Lin, L.; Sang, X.; Su, W.; Divsalar, A.; Ding, X. |
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| 저널 | Food chemistry |
| 권·호·쪽 | 367, 130617 |
| PMID | 34352696 |
| DOI | 10.1016/j.foodchem.2021.130617 |
| MeSH | DNA; Glycine; Humans; Metal Nanoparticles; Silver; Glyphosate |