Direct and Specific Detection of Glyphosate Using a Phosphatase-like Nanozyme-Mediated Chemiluminescence Strategy.
Anal Chem · 2023 · 95:4479-4485 · PMID 36802539 · 등급8 기타 분석법개발 · 비발암 건강영향 > 신경독성
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문헌에 보고된 대부분의 유기인계 살충제(OP) 센서는 아세틸콜린에스테라아제(AChE) 활성에 대한 OP의 저해 효과에 의존하며, 이는 OP에 대한 선택적 인식 부족, 높은 비용 및 낮은 안정성이라는 단점을 가진다. 본 연구에서는 UIO-66을 간단한 알칼리 용액 처리로 얻은 다공성 하이드록시 지르코늄 산화물 나노자임(ZrOX-OH)을 기반으로 하여 글리포세이트(유기인계 제초제)를 고감도 및 고특이도로 직접 검출하는 새로운 화학발광(CL) 전략을 제안하였다. ZrOX-OH는 우수한 인산분해효소 유사 활성을 보여 3-(2'-스피로아다만틸)-4-메톡시-4-(3'-포스포록시페닐)-1,2-디옥세테인(AMPPD)의 탈인산화를 촉매하여 강한 CL을 생성하였다. 실험 결과에 따르면 ZrOX-OH의 인산분해효소 유사 활성은 표면의 수산화기 함량과 밀접한 관련이 있었다. 흥미롭게도, 인산분해효소 유사 특성을 가진 ZrOX-OH는 글리포세이트의 고유 카르복실기가 표면 수산화기를 소모시키기 때문에 글리포세이트에 대해 독특한 반응을 보였으며, 이를 이용하여 생체 효소를 사용하지 않고도 글리포세이트를 직접적이고 선택적으로 검출하는 CL 센서를 개발하는 데 활용하였다. 양배추 주스를 이용한 글리포세이트 검출 회수율은 96.8%에서 103.0% 범위였다. 본 연구에서 제안된 인산분해효소 유사 특성을 가진 ZrOX-OH 기반의 CL 센서는 OP 분석을 위한 보다 간단하고 높은 선택성의 접근 방식을 제공하며, 실제 시료 내 OP 직접 분석을 위한 CL 센서 개발에 새로운 방법을 제시한다고 사료된다.ORIGINAL ABSTRACT
Most organophosphorus pesticide (OP) sensors reported in the literature rely on the inhibition effect of OPs on the activity of acetylcholinesterase (AChE), which suffer from the drawbacks of lack of selective recognition of OPs, high cost, and poor stability. Herein, we proposed a novel chemiluminescence (CL) strategy for the direct detection of glyphosate (an organophosphorus herbicide) with high sensitivity and specificity, which is based on the porous hydroxy zirconium oxide nanozyme (ZrOX-OH) obtained via a facile alkali solution treatment of UIO-66. ZrOX-OH displayed excellent phosphatase-like activity, which could catalyze the dephosphorylation of 3-(2'-spiroadamantyl)-4-methoxy-4-(3'-phosphoryloxyphenyl)-1,2-dioxetane (AMPPD) to generate strong CL. The experimental results showed that the phosphatase-like activity of ZrOX-OH is closely related to the content of hydroxyl groups on their surface. Interestingly, ZrOX-OH with phosphatase-like properties exhibited a unique response to glyphosate because of the consumption of the surface hydroxyl group by the unique carboxyl group of glyphosates and was thus employed to develop a CL sensor for direct and selective detection of glyphosate without using bio-enzymes. The recovery for glyphosate detection of cabbage juice ranged from 96.8 to 103.0%. We believe that the as-proposed CL sensor based on ZrOX-OH with phosphatase-like properties supplies a simpler and more highly selective approach for OP assay and provides a new method for the development of CL sensors for the direct analysis of OPs in real samples.| 저자 | Chang, J.; Yu, L.; Hou, T.; Hu, R.; Li, F. |
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| 저널 | Analytical chemistry |
| 권·호·쪽 | 95(9), 4479-4485 |
| PMID | 36802539 |
| DOI | 10.1021/acs.analchem.2c05198 |
| MeSH | Acetylcholinesterase; Pesticides; Organophosphorus Compounds; Luminescence; Phosphoric Monoester Hydrolases; Glyphosate |