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A Smartphone-Integrated Ratiometric Fluorescence Sensor for the Ultrasensitive and Selective Detection of 5-Heneicosylresorcinol in Whole Wheat Foods
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2024-09-16 , DOI: 10.1021/acs.jafc.4c05220 Yangyang Wen 1, 2 , Jie Li 1 , Weiwei Gong 2 , Zhenjia Yu 2 , Hailin Wang 1 , Shiyi Lu 1 , Hongyan Li 1 , Jing Wang 1 , Baoguo Sun 1
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2024-09-16 , DOI: 10.1021/acs.jafc.4c05220 Yangyang Wen 1, 2 , Jie Li 1 , Weiwei Gong 2 , Zhenjia Yu 2 , Hailin Wang 1 , Shiyi Lu 1 , Hongyan Li 1 , Jing Wang 1 , Baoguo Sun 1
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Precise on-site monitoring of alkylresorcinols, a vital biomarker, is crucial for verifying whole wheat foods and accurately quantifying the whole wheat content in various consumer and industrial products. Herein, for the first time, we introduce a novel ratiometric fluorescence sensor (CDs@ZIF-8/CdTe@MIP) for ultrasensitive and selective detection of alkylresorcinols. 5-Heneicosylresorcinol (C21:0 AR), the primary alkylresorcinol homologue in whole wheat grains, was selected as the target analyte. This analyte was specifically and selectively recognized by the incorporation of a molecularly imprinted polymer (MIP) layer. Within this nanoreactor, blue-emitting carbon dots embedded in zeolitic imidazolate framework-8 (CDs@ZIF-8) and orange-emitting CdTe quantum dots served as the self-calibration signal and response signal, respectively. Exploiting a photoinduced electron transfer effect between CdTe and C21:0 AR, the established fluorescence sensor exhibited remarkable sensing performance, offering wide linear responses in 0.005–1 μg·mL–1 and 1–80 μg·mL–1 concentration ranges, and achieving a low detection limit of 1.14 ng·mL–1. The proposed assay effectively detected C21:0 AR in real samples, including 8 whole wheat foods and 19 whole wheat grains, demonstrating good recoveries and relative standard deviation. Furthermore, an intelligent sensing platform was established by integrating CDs@ZIF-8/CdTe@MIP with a smartphone-assisted device, thus validating the feasibility of visual and on-site monitoring of C21:0 AR. Because of its rapid response, portability, cost-effectiveness, superior sensitivity, and high selectivity, the proposed sensor serves as a reliable method for the analysis of C21:0 AR, thus having substantial potential for on-site monitoring of whole wheat foods.
中文翻译：
智能手机集成比例荧光传感器，用于超灵敏、选择性检测全麦食品中的 5-二十一烷基间苯二酚
烷基间苯二酚是一种重要的生物标志物，其精确的现场监测对于验证全麦食品以及准确量化各种消费品和工业产品中的全麦含量至关重要。在此，我们首次推出一种新型比率荧光传感器（CDs@ZIF-8/CdTe@MIP），用于烷基间苯二酚的超灵敏和选择性检测。选择 5-二十烷基间苯二酚 (C21:0 AR)（全麦谷物中的主要烷基间苯二酚同系物）作为目标分析物。通过分子印迹聚合物 (MIP) 层的结合，可以特异性、选择性地识别该分析物。在该纳米反应器中，嵌入咪唑酯骨架-8 (CDs@ZIF-8) 中的蓝色发射碳点和橙色发射 CdTe 量子点分别充当自校准信号和响应信号。利用CdTe和C21:0 AR之间的光致电子转移效应，所建立的荧光传感器表现出卓越的传感性能，在0.005–1 μg·mL –1和1–80 μg·mL –1浓度范围内提供宽线性响应，并实现检测限低至 1.14 ng·mL –1 。所提出的检测方法有效地检测了真实样品（包括 8 种全麦食品和 19 种全麦谷物）中的 C21:0 AR，表现出良好的回收率和相对标准偏差。此外，通过将CDs@ZIF-8/CdTe@MIP与智能手机辅助设备集成，建立了智能传感平台，从而验证了C21:0 AR视觉和现场监测的可行性。 由于其快速响应、便携性、成本效益、卓越的灵敏度和高选择性，所提出的传感器可作为 C21:0 AR 分析的可靠方法，因此在全麦食品的现场监测方面具有巨大的潜力。
更新日期：2024-09-16
中文翻译：
智能手机集成比例荧光传感器，用于超灵敏、选择性检测全麦食品中的 5-二十一烷基间苯二酚
烷基间苯二酚是一种重要的生物标志物，其精确的现场监测对于验证全麦食品以及准确量化各种消费品和工业产品中的全麦含量至关重要。在此，我们首次推出一种新型比率荧光传感器（CDs@ZIF-8/CdTe@MIP），用于烷基间苯二酚的超灵敏和选择性检测。选择 5-二十烷基间苯二酚 (C21:0 AR)（全麦谷物中的主要烷基间苯二酚同系物）作为目标分析物。通过分子印迹聚合物 (MIP) 层的结合，可以特异性、选择性地识别该分析物。在该纳米反应器中，嵌入咪唑酯骨架-8 (CDs@ZIF-8) 中的蓝色发射碳点和橙色发射 CdTe 量子点分别充当自校准信号和响应信号。利用CdTe和C21:0 AR之间的光致电子转移效应，所建立的荧光传感器表现出卓越的传感性能，在0.005–1 μg·mL –1和1–80 μg·mL –1浓度范围内提供宽线性响应，并实现检测限低至 1.14 ng·mL –1 。所提出的检测方法有效地检测了真实样品（包括 8 种全麦食品和 19 种全麦谷物）中的 C21:0 AR，表现出良好的回收率和相对标准偏差。此外，通过将CDs@ZIF-8/CdTe@MIP与智能手机辅助设备集成，建立了智能传感平台，从而验证了C21:0 AR视觉和现场监测的可行性。 由于其快速响应、便携性、成本效益、卓越的灵敏度和高选择性，所提出的传感器可作为 C21:0 AR 分析的可靠方法，因此在全麦食品的现场监测方面具有巨大的潜力。
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