A Portable Fluorometer for the Detection of Glyphosate.
Biosensors (Basel) · 2026 · 16 · PMID 42041446 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 제형(GBH)
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제이지만, 현재의 많은 검출 방법은 실험실 기반 크로마토그래피에 의존하여 비용이 많이 드는 장비와 전문가를 필요로 한다. 본 연구에서는 물과 토양 내 글리포세이트 검출을 위한 저비용의 현장 배치형 형광 바이오센싱 플랫폼을 기술하였다. 전략적인 형광단 배치 최적화를 통해 공학적으로 변형된 대장균(Escherichia coli) 세포벽 결합 단백질 PhnD 변이체가 글리포세이트 결합 시 강력한 형광 신호 증가를 나타내도록 하였다. 이 바이오센서는 소형 형광광도계 역할을 하는 자체 포함 3D 프린팅 장치에 통합되어, 비전문 사용자에게는 간단한 유무(yes-or-no) 출력을 제공하는 동시에 원시 형광 데이터 접근성을 유지하였다. 이 장치는 나노몰 수준의 형광 민감도를 보이며, 그 결과는 실험실용 형광광도계와 비교할 만하다. 이 플랫폼을 사용하여 완충 용액, 상업용 제초제, 수돗물 및 토양 추출물에서 글리포세이트가 신뢰성 있게 검출되었다. 인산염 간섭으로 인한 위양성을 완화하기 위해, 독립적인 인산염 바이오센서와 다중 파장 형광 검출이 가능한 2세대 장치를 통합한 이중 센서 전략을 개발하였다. 종합적으로, 이러한 결과들은 현장 기반 환경 모니터링에 강력한 잠재력을 지닌 저렴하고 다용도한 바이오센싱 플랫폼임을 입증한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most widely used herbicide worldwide, but many current detection methods rely on lab-based chromatography, requiring costly equipment and expert users. Here, we describe a low-cost, field-deployable fluorescence biosensing platform for glyphosate detection in water and soil. An engineered variant of the Escherichia coli periplasmic binding protein PhnD was optimized through strategic fluorophore placement to produce a robust fluorescence signal increase upon glyphosate binding. The biosensor was integrated into a self-contained, 3D-printed device that functions as a miniature fluorometer, providing a simple yes-or-no output for non-expert users while retaining access to raw fluorescence data. The device exhibits nanomolar fluorescence sensitivity with results comparable to a benchtop fluorometer. Using this platform, glyphosate was reliably detected in buffered solutions, commercial herbicides, tap water, and soil extracts. To mitigate false positives arising from phosphate interference, we developed a dual-sensor strategy incorporating an independent phosphate biosensor and a second-generation device capable of multi-wavelength fluorescence detection. Together, these results demonstrate an affordable and versatile biosensing platform with strong potential for field-based environmental monitoring.| 저자 | Smith, N. B.; Rizk, A. S.; Rizk, O. K.; Rizk, S. S. |
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| 저널 | Biosensors |
| 권·호·쪽 | 16(4) |
| PMID | 42041446 |
| DOI | 10.3390/ijms231911731 |
| MeSH | Glycine; Glyphosate; Biosensing Techniques; Herbicides; Fluorometry; Environmental Monitoring; Escherichia coli; Fluorescence |