中国热科院测试中心在农药噻虫嗪的生物传感检测技术研究方面取得新进展

近日，中国热科院测试中心传感与光电检测技术研究团队在新烟碱类农药噻虫嗪的检测技术研究方面取得新进展。该团队成功开发出一种基于镍铁层状双金属氢氧化物/铜单原子（NiFe-LDHs/Cu-SAs）复合材料的电化学发光生物传感器，为农产品安全及环境污染物监测提供了新的技术手段。

检测噻虫嗪的电化学发光生物传感器示意图

噻虫嗪作为高效、低毒、广谱的第二代新烟碱类杀虫剂，在现代农业中应用广泛，但其环境残留可能通过食物链富集危害生态和人类健康。目前常用的检测技术主要包括色谱分析法、荧光检测法和电化学发光传感器等。其中，色谱分析法虽然准确性高，但存在样品前处理复杂、需依赖大型精密仪器等局限性；电化学检测法灵敏度较高，但稳定性有待提高；荧光检测法虽然灵敏度优异，但受限于多数化合物的荧光特性。相较而言，电化学发光传感器兼具高灵敏度、成本低廉、响应快速和操作简便等优势，在实际应用中展现出良好的发展前景。

本研究创新性地提出利用负载多种金属单原子的层状双金属氢氧化物来增强电化学发光信号的策略，并成功构建了用于痕量噻虫嗪高灵敏度检测的生物传感器（图1）。研究团队首先制备了NiFe-LDHs/Cu-SAs复合材料，并将其修饰于金电极表面。随后，将碳量子点标记的噻虫嗪DNA适体单链固定在NiFe-LDHs/Cu-SAs修饰电极上，作为特异性分子识别和信号转换元件。实验结果表明，NiFe-LDHs/Cu-SAs能够显著增强碳量子点本身的电化学发光信号，从而大幅提升检测灵敏度。当DNA适体特异性结合样品中的噻虫嗪时，会引起电化学发光信号的可控猝灭，据此建立了新型噻虫嗪检测方法。该方法的最低检测限达到6.52×10−13 mol/L，为农产品中噻虫嗪残留的快速、精准检测提供了新的技术途径。

该研究成果以“Electrochemiluminescence Immunosensor for Thiamethoxam Detection Using NiFe-LDH-Loaded Cu Single-Atom Catalysts”为题发表于《Microchimica Acta》。中国热科院测试中心陈瑞博士和庞朝海助理研究员为共同第一作者，黎舒怀研究员等为共同通讯作者。该研究得到中央公益性科研机构基础研究基金（NO.1630012025602）、海南省重点研发计划专项（ZDYF2024SHFZ123）等项目的支持。