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Nanozyme coating-gated multifunctional COF composite based dual-ratio enhanced dual-mode sensor for highly sensitive and reliable detection of organophosphorus pesticides in real samples
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-10 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135791 Shao-Hua Wen 1 , Hengyuan Zhang 1 , Sha Yu 1 , Junping Ma 1 , Jun-Jie Zhu 2 , Yuanzhen Zhou 1
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-10 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135791 Shao-Hua Wen 1 , Hengyuan Zhang 1 , Sha Yu 1 , Junping Ma 1 , Jun-Jie Zhu 2 , Yuanzhen Zhou 1
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The reliable detection of organophosphorus pesticides (OPs) in complex matrices remains an enormous challenge due to inevitable interference of sample matrices and testing factors. To address this issue, we designed a nanozyme-coated mesoporous COF with guest molecule loading, and successfully used it to construct a dual-ratio dual-mode sensor through target-regulated signal generation. The multifunctional COF-based composite (MB/COF@MnO2 , MCM) featured high loading of methylene blue (MB), oxidase-like MnO2 coatings as gatekeepers, and specific recognition of thiocholine (TCh). TCh, a regulator produced from acetylcholinesterase (AChE)-catalyzed hydrolysis of acetylthiocholine, could decompose MnO2 coatings, triggering the release of abundant MB and oxidation of few o-phenylenediamine (OPD). OPs, strong inhibitors of AChE, could restrain TCh production and MnO2 decomposition, thereby controlling the release of less MB and oxidation of more OPD. This regulation boosted the dual-ratio dual-mode assay of OPs by using the released MB and oxidized OPD in the solution as testing signals, measured by both fluorescent and electrochemical methods. Experimental results demonstrated the sensitive detection of dichlorvos with LODs of 0.083 and 0.026 ng/mL via the fluorescent/electrochemical mode, respectively. This study represented a creative endeavor to develop dual-ratio dual-mode sensors for OPs detection in complex samples, offering high sensitivity, excellent selectivity, and good reliability.
中文翻译：
基于纳米酶涂层门控多功能 COF 复合的双比增强型双模式传感器，用于对真实样品中的有机磷农药进行高灵敏度、高可靠性的检测
由于样品基质和测试因子不可避免地会受到干扰，因此可靠检测复杂基质中的有机磷农药 （OP） 仍然是一项巨大的挑战。为了解决这个问题，我们设计了一种具有客体分子负载的纳米酶包被的介孔 COF，并通过靶标调节信号生成成功使用它来构建双比率双模式传感器。基于 COF 的多功能复合材料 （MB/COF@MnO2， MCM） 具有高负载量亚甲基蓝 （MB）、氧化酶样 MnO2 涂层作为守门人以及对硫胆碱 （TCh） 的特异性识别。TCh 是一种由乙酰胆碱酯酶 （AChE） 催化的乙酰硫代胆碱水解产生的调节剂，可以分解 MnO2 涂层，触发大量 MB 的释放和少量邻苯二胺 （OPD） 的氧化。OPs 是 AChE 的强抑制剂，可以抑制 TCh 的产生和 MnO2 的分解，从而控制较少 MB 的释放和较多 OPD 的氧化。该调节通过使用溶液中释放的 MB 和氧化的 OPD 作为测试信号，通过荧光和电化学方法测量，促进了 OP 的双比率双模式测定。实验结果表明，通过荧光/电化学模式对 LOD 分别为 0.083 和 0.026 ng/mL 的敌敌畏进行灵敏检测。这项研究代表了开发用于复杂样品中 OPs 检测的双比率双模式传感器的创造性努力，具有高灵敏度、出色的选择性和良好的可靠性。
更新日期：2024-09-10
中文翻译：
基于纳米酶涂层门控多功能 COF 复合的双比增强型双模式传感器，用于对真实样品中的有机磷农药进行高灵敏度、高可靠性的检测
由于样品基质和测试因子不可避免地会受到干扰，因此可靠检测复杂基质中的有机磷农药 （OP） 仍然是一项巨大的挑战。为了解决这个问题，我们设计了一种具有客体分子负载的纳米酶包被的介孔 COF，并通过靶标调节信号生成成功使用它来构建双比率双模式传感器。基于 COF 的多功能复合材料 （MB/COF@MnO2， MCM） 具有高负载量亚甲基蓝 （MB）、氧化酶样 MnO2 涂层作为守门人以及对硫胆碱 （TCh） 的特异性识别。TCh 是一种由乙酰胆碱酯酶 （AChE） 催化的乙酰硫代胆碱水解产生的调节剂，可以分解 MnO2 涂层，触发大量 MB 的释放和少量邻苯二胺 （OPD） 的氧化。OPs 是 AChE 的强抑制剂，可以抑制 TCh 的产生和 MnO2 的分解，从而控制较少 MB 的释放和较多 OPD 的氧化。该调节通过使用溶液中释放的 MB 和氧化的 OPD 作为测试信号，通过荧光和电化学方法测量，促进了 OP 的双比率双模式测定。实验结果表明，通过荧光/电化学模式对 LOD 分别为 0.083 和 0.026 ng/mL 的敌敌畏进行灵敏检测。这项研究代表了开发用于复杂样品中 OPs 检测的双比率双模式传感器的创造性努力，具有高灵敏度、出色的选择性和良好的可靠性。
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