A UV-vis-fluorescence-smartphone-assisted hydrogel "three-in-one" platform based on light-responsive carbon dots nanozyme for multimodal glyphosate detection.
Mikrochim Acta · 2026 · 193 · PMID 42056595 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식이
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글리포세이트 검출을 위한 빠르고 정밀한 방법 확립은 식품 안전성 확보에 매우 중요하다. 본 연구에서는 자외선-가시광선(UV-vis), 형광 및 스마트폰 지원 휴대용 하이드로겔 키트를 통합한 다중 모드 감지 플랫폼을 적용하여 탄소점(C-dots)의 빛 반응성 산화효소 모방 활성과 고유 형광에 의존하여 글리포세이트를 검출하였다. C-dots는 3,3’,5,5’-테트라메틸벤지디아민(TMB)의 산화를 유도하여 파란색을 띠는 산화 TMB(oxTMB)와 함께 652 nm에서 향상된 흡광도를 나타낸다. 동시에, oxTMB와 C-dots 사이의 내부 필터 효과는 C-dots의 형광 소광을 유발한다. 그러나 구리 이온($\text{Cu}^{2+}$)의 도입은 광생성 전자를 포획하여 C-dots의 산화효소 모방 촉매 활성을 억제함으로써 흡광도 감소와 형광 회복을 초래한다. 시스템에 글리포세이트가 존재하면, 이는 구리 이온과 배위하여 C-dots의 촉매 활성을 회복시키고, 그 결과 흡광도의 증가와 동시에 형광의 감소를 유발한다. 따라서 UV-vis 및 형광 모드를 통해 글리포세이트의 정량적 검출이 가능하다. 더욱 중요하게는, 용액 색 변화에 근거하여 글리포세이트 검출을 위한 스마트폰 지원 휴대용 하이드로겔 키트도 개발되었다. 이에 따라, 글리포세이트 정량을 위해 UV-vis-형광-스마트폰 지원 하이드로겔 "삼위일체" 플랫폼이 확립되었으며, 각각의 검출 한계는 0.31, 0.12 및 5.07 $\mu\text{g/mL}$이다. 이 플랫폼은 단 1분 만에 글리포세이트 검출을 달성할 수 있다. 특히, 본 연구는 글리포세이트 검출을 위한 빛 반응성 C-dots 산화효소 모방체의 최초 적용 사례라는 점에서 의의가 있다. 가시광선을 청정 에너지원으로 활용하여 촉매 반응을 구동하고 조절함으로써, 제안된 전략은 유해한 $\text{H}_2\text{O}_2$에 대한 의존성을 제거하며 광범위한 응용이 가능한 친환경적이고 정확하며 신속한 감지 플랫폼을 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
The establishment of a fast and precise method for glyphosate detection holds critical importance in ensuring food safety. Herein, a multimodal sensing platform that integrated UV-vis, fluorescence and smartphone-assisted portable hydrogel kit was applied to detect glyphosate relying on the light-responsive oxidase-mimicking activity and intrinsic fluorescence of carbon dots (C-dots). C-dots enable the oxidation of 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine (TMB), resulting in blue-colored oxidized TMB (oxTMB) along with enhanced absorbance at 652 nm. Simultaneously, the inner filter effect between oxTMB and C-dots induces the fluorescence quenching of C-dots. However, the introduction of copper ions can capture photogenerated electrons, thereby inhibiting the oxidase-mimicking catalytic activity of C-dots, leading to a decrease in absorbance and the restoration of fluorescence. Once glyphosate is present in the system, it can coordinate with copper ions to restore the catalytic activity of C-dots, thereby causing an increase in absorbance and a simultaneous decrease in fluorescence. Consequently, quantification detection of glyphosate can be realized via UV-vis and fluorescence modes. More importantly, in light of the changes in solution color, a smartphone-assisted portable hydrogel kit was also developed for glyphosate detection. Therefore, a UV-vis-fluorescence-smartphone-assisted hydrogel “three-in-one” platform was established for glyphosate determination with corresponding limits of detection of 0.31, 0.12 and 5.07 µg/mL, respectively. This platform can achieve glyphosate detection within just one minute. Notably, this work represents the first application of light-responsive C-dots oxidase mimetics for glyphosate detection. By utilizing visible light as a clean energy source to drive and regulate the catalytic reaction, the proposed strategy eliminates the dependence on hazardous H₂O₂, offering a green, accurate, and rapid sensing platform with broad application.| 저자 | Yang, W.; Yang, H.; Ma, Y.; Hou, A.; Yang, X.; Ni, P.; Lu, Y. |
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| 저널 | Mikrochimica acta |
| 권·호·쪽 | 193(5) |
| PMID | 42056595 |
| DOI | 10.1016/j.snb.2022.132048 |