TRACE-QUAD: A Multiplexed Electrochemical Platform for Ultrasensitive Detection of Diquat, Paraquat, Glyphosate, and Chlorpyrifos in Drinking Water.
J Agric Food Chem · 2026 · 74:11969-11979 · PMID 41960865 · 등급8 기타 분석법개발 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 식이
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식수 내 농약 잔류물은 전 세계적인 건강 문제를 야기하지만, 복잡한 매트릭스와 공존하는 오염물질로 인해 현장 스크리닝이 여전히 어렵다. 본 연구에서는 다중 농약 검출을 위한 휴대용 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 플랫폼인 READ 2.0을 제시한다. 이 시스템은 PCB 위에 배치된 16개의 전극 ZnO/Au 어레이를 사용하며, ZnO는 표면적을 증가시키고 항체 고정을 위한 쇼트키 장벽 형성을 가능하게 한다. DTSSP-항체 접합체를 이용한 사분면 기반 기능화는 파라콰트(PQ), 디콰트(DQ), 글리포세이트(Glyp), 그리고 클로르피리포스(Chlp)의 동시 비패러데이 검출을 가능하게 하였다. 스파이크된 식수에서 회수율은 PQ와 Chlp의 경우 74-110%, DQ의 경우 50-74%, Glyp의 경우 54-68% 범위였으며, DQ, Glyp, 및 Chlp는 <10% CV를, PQ는 10-20% CV를 보였다. 교차 반응성은 10% 미만이었고, 분류 성능은 규제 임계값과 일치하였다(macro precision/recall ∼ 0.82, micro F1 = 0.816). READ 2.0은 소형화되고 낮은 부피(전극당 10 μL)를 구현하여 신속한 현장 기반 수질 안전 및 환경 모니터링에 잠재력을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Pesticide residues in drinking water pose a global health concern, yet on-site screening remains challenging due to complex matrices and co-occurring contaminants. We present READ 2.0, a portable electrochemical impedance spectroscopy (EIS) platform for multiplexed pesticide detection. The system employs a 16-electrode ZnO/Au array on a PCB, where ZnO enhances surface area and enables Schottky barrier formation for antibody immobilization. Quadrant-based functionalization with DTSSP-antibody conjugates allowed simultaneous nonfaradaic detection of paraquat (PQ), diquat (DQ), glyphosate (Glyp), and chlorpyrifos (Chlp). In spiked drinking water, recoveries ranged from 74-110% (PQ, Chlp), 50-74% (DQ), and 54-68% (Glyp), with <10% CV for DQ, Glyp, and Chlp and 10-20% CV for PQ. Cross-reactivity remained below 10%, and classification aligned with regulatory thresholds (macro precision/recall ∼ 0.82, micro F1 = 0.816). READ 2.0 enables compact, low-volume (10 μL/electrode), supporting its potential for rapid, field-based water safety and environmental monitoring.| 저자 | Poudyal, D. C.; Mohammed, S.; Evertse, L. L.; Nguyen, M. T.; Tanchez, C. N.; Patel, A.; Dhamu, V. N.; Mishra, K.; Muthukumar, S.; Prasad, S. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 74(15), 11969-11979 |
| PMID | 41960865 |
| DOI | 10.1021/acs.jafc.5c12450 |
| MeSH | Diquat; Chlorpyrifos; Glyphosate; Glycine; Drinking Water; Water Pollutants, Chemical; Paraquat; Dielectric Spectroscopy; Limit of Detection; Electrochemical Techniques; Pesticide Residues; Herbicides |