Photocurrent-Polarity-Switch-Enabled Signal "on-off-on" Mode Leveraging the Z-Scheme BiOI NFs/Au NPs/TiO2 NPs Heterojunction and Magnetic Nanozyme Inhibition for Glyphosate Detection in Agricultural Matrices.
J Agric Food Chem · 2026 · 74:21566-21575 · PMID 42372044 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 노출과 잔류 > 섭취량 추정
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실제 농업 매트릭스에서 센서 성능에 중요한 요소는 높은 간섭 저항성과 위양성/위음성 신호의 방지이다. 이를 해결하기 위해 광전류 극성 전환 능력을 갖춘 Z-scheme BiOI 나노플레이크(NFs)/Au NPs/TiO2 NPs 헤테로접합체가 설계되었으며, 이는 산화 및 환원 종으로부터의 간섭을 최소화할 수 있는 고유한 특성이었다. 이후 카탈라아제 모방 활성을 가진 Fe3O4 NPs를 통합함으로써 광전류 반응이 기준선 수준으로 억제되어 배경 잡음이 상당히 감소하였다. 글리포세이트(Gly) 존재 하에서 소광 효과가 억제되어 "신호 켜짐-꺼짐-켜짐"의 광전기화학적(PEC) 검출 모드로 전환되었다. 또한, Fe3O4 NPs의 고유한 자성은 비결합 간섭 물질의 효율적인 제거를 용이하게 하고 "분할형" PEC 검출 과정을 가능하게 함으로써 특이성을 향상시켰다. 이 접근법은 0.05-5 mg·L$^{-1}$의 선형 범위 내에서 Gly 정량을 달성하였으며, 세 가지 농업 매트릭스에서 실질적인 적용 가능성이 입증되었다. 헤테로접합체 공학을 자기 나노효소 신호와 전략적으로 통합함으로써 본 연구는 탁월한 항간섭 능력을 보이는 PEC 센싱 패러다임을 확립하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Critical to sensor performance in real agricultural matrices are high interference resistance and prevention of false-positive/negative signals. To address this, a Z-scheme BiOI nanoflakes (NFs)/Au NPs/TiO2 NPs heterojunction was designed with photocurrent-polarity-switching capability, an inherent feature that could minimize interference from oxidative and reductive species. Subsequently integrated Fe3O4 NPs with catalase-mimicking activity suppressed the photocurrent response to baseline levels, substantially reducing the background noise. In the presence of glyphosate (Gly), the quenching effect was inhibited, leading to a "signal on-off-on" photoelectrochemical (PEC) detection mode. In addition, the inherent magnetism of Fe3O4 NPs enhanced the specificity by facilitating the efficient removal of nonbound interferents and enabling "split-type" PEC detection processes. This approach achieved Gly quantification within a linear range of 0.05-5 mg·L-1, with practical applicability demonstrated in three agricultural matrices. By strategically integrating heterojunction engineering with magnetic nanozyme signaling, this work establishes a PEC sensing paradigm exhibiting exceptional anti-interference capability.| 저자 | Wang, Y.; Yu, Y.; Lin, J.; Zhu, C.; Qiu, J.; Hu, P.; Zhang, N. |
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| 저널 | Journal of agricultural and food chemistry |
| 권·호·쪽 | 74(27), 21566-21575 |
| PMID | 42372044 |
| DOI | 10.1021/acs.jafc.5c14306 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Titanium; Gold; Electrochemical Techniques; Herbicides; Biosensing Techniques; Limit of Detection |