Rapid detection and quantification of glyphosate in water using a handheld portable biosensor.
Sci Rep · 2026 · 16 · PMID 41965777 · 등급8 기타 분석법개발 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 식이
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 광범위하게 사용되는 전신성 제초제이지만, 그 안전성은 여전히 면밀한 검토를 받고 있으며 잠재적 발암성에 대한 지속적인 연구가 진행되고 있다. 역학 연구들은 만성적인 글리포세이트 노출과 비호지킨림프종(NHL)의 증가된 위험 및 가능한 내분비계 교란을 연관시키고 있어, 민감한 검출 방법의 필요성을 강조하였다. 본 연구에서는 식수 중 비변형화된 글리포세이트를 직접적이고 신속하게 검출하기 위한 휴대용 효소 바이오센서인 GlyphoSense Chip을 보고한다. 이 장치는 광다이오드 기반 CMOS 칩과 공학적으로 설계된 글리포세이트 N-아세틸전달효소 및 비색 반응을 통합하여, 민감도 $38 \text{ } \mu\text{V}\cdot\text{mL} \text{ } \mu\text{g}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$를 달성하였으며 1분 이내에 정량화가 가능하였다. 바이오센서 반응은 $0.016-12.5 \text{ } \mu\text{g} \text{ } \text{mL}^{-1}$ 범위에서 선형적이었고 ($R^2 = 0.993$), 검출 한계는 $0.028 \text{ } \mu\text{g} \text{ } \text{mL}^{-1}$이었다. 강화된 수돗물에서의 회수율 분석 결과 상대표준오차는 $1.2-5.8\%$였으며, 그 결과는 정량적 질량분광법과 통계적으로 구별되지 않았다 ($p > 0.05$). 본 연구는 물 자원 안전 분야에서 글리포세이트 모니터링을 위한 견고하고 현장 적용 가능한 플랫폼을 확립하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most extensively applied systemic herbicide worldwide, yet its safety remains under scrutiny, with ongoing investigations into potential carcinogenicity. Epidemiological studies associate chronic glyphosate exposure with elevated risks of non-Hodgkin lymphoma and possible endocrine disruption, emphasizing the need for sensitive detection methods. Here, we report a handheld enzymatic biosensor, GlyphoSense Chip, for direct, rapid detection of underivatized glyphosate in drinking water. The device integrates a photodiode-based CMOS chip with an engineered glyphosate N-acetyltransferase and a colorimetric reaction, achieving a sensitivity of 38 µV·mL µg-1·s-1 and quantification within one minute. Biosensor response was linear over 0.016-12.5 µg mL-1 (R2 = 0.993) with a detection limit of 0.028 µg mL-1. Recovery analysis in fortified tap water yielded relative standard errors of 1.2-5.8%, and results were statistically indistinguishable from quantitative mass spectrometry (p > 0.05). This work establishes a robust, field-deployable platform for glyphosate monitoring in water resource safety applications.| 저자 | Stroia, A.; Cheah, B. C.; Patil, S. B.; Annese, V. F.; Spiess, R.; Busche, C.; Cumming, D. R. S.; Barrett, M. P.; Dheeman, D. S. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 16(1) |
| PMID | 41965777 |
| DOI | 10.1021/acsami.4c13087 |
| MeSH | Glycine; Glyphosate; Biosensing Techniques; Herbicides; Water Pollutants, Chemical; Drinking Water; Colorimetry; Acetyltransferases; Limit of Detection |