グラフェン量子ドット修飾銀ナノ粒子を用いたパラチオンメチル定量用デュアルモードナノプローブの開発

A dual-mode nanoprobe for the determination of parathion methyl based on graphene quantum dots modified silver nanoparticles.

• Yuan Li
• Shujun Chen
• Daiqin Lin
• Zongbao Chen
• Ping Qiu

抄録

我々は、グラフェン量子ドット（GQD）と銀ナノ粒子（AgNP）の可逆的な消光を利用して、有機リン系農薬（OP）のダブルシグナル分析（蛍光・紫外可視分光光度法）を高感度・高選択的に行う方法を開発した。アセチルコリンエステラーゼを用いて、アセチルコリンをチオコリンに触媒的に変換した。その結果、生成したチオコリンがAgNPと競合的に結合することで、GQDからAgNPを除去し、蛍光回復を誘導することができました。しかし、OP分析物はアセチルコリンエステラーゼの活性を阻害し、その結果、銀-グラフェンナノ粒子複合体と蛍光消光を保持する。消光の程度はOPの濃度に比例し、検出限界は0.017μg/Lと低い。また、390nmにおけるGQDs/AgNPsの紫外可視吸収は、GQDsからの脱離後にAgNPが凝集することにより減少し、吸光度はOP濃度に比例して直線的に増加します。本システムは、水や野菜に多く含まれている物質に対して良好な選択性を有しています。水、りんご、にんじんのOP分析に適用することに成功しました。

We developed a highly sensitive and selective method for double-signal analysis (fluorescence and ultraviolet-visible spectrophotometry) of organophosphorus pesticides (OPs), based on reversible quenching of graphene quantum dots (GQDs; fluorophores) with silver nanoparticles (AgNPs; absorbers). We used acetylcholinesterase to catalytically convert acetylthiocholine into thiocholine. In turn, by competitive binding to the AgNPs, the produced thiocholine displaces AgNPs from the GQDs and thus induces fluorescence recovery. However, OP analytes inhibit the activity of acetylcholinesterase and, in so doing, retain the silver-graphene nanoparticle complex and fluorescence quenching. The degree of quenching is proportional to the concentration of OPs; the detection limit is as low as 0.017 μg/L. The ultraviolet-visible absorption of GQDs/AgNPs at 390 nm decreases-because of AgNP aggregation that occurs after desorption from the GQDs-and the absorbance is linearly proportional to the OP concentration. Our system has good selectivity to substances that are commonly present in water and vegetables. We successfully applied our method to OP analysis in water, apple, and carrot samples.