環境および公衆衛生向けに迅速な次亜塩素酸イオンモニタリングを可能にするポータブル化学センサ配列を開発(Scientists Develop Portable Chemodosimeter Array for Rapid ClO- Monitoring in Environmental and Public Health)

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2025-05-16 中国科学院(CAS)

中国科学院新疆理化技术研究所の竇新存教授らの研究チームは、環境および公共衛生における次亜塩素酸イオン(ClO⁻)の迅速な検出を可能にする携帯型ケモドシメーターアレイを開発しました。ClO⁻は消毒や漂白に広く使用されていますが、過剰な曝露は健康リスクや環境汚染を引き起こす可能性があります。従来の検出方法は感度や選択性に課題がありましたが、研究チームはD-π-A構造を持つ蛍光ケモドシメーター(PA-TCF、DPA-TCF、TPA-TCF)を合成し、Stokesシフトの精密な調整により、ClO⁻に対する高感度かつ迅速な応答を実現しました。これらのセンサーは、37.0、5.1、1.0 nMという低い検出限界、5秒未満の応答時間、16種の干渉物質に対する優れた選択性を示しました。さらに、三重基準の定量アレイ検出プラットフォームを構築し、現場での迅速かつ定量的なClO⁻検出を可能にしました。この研究は、酸化剤の高感度検出や微量有害物質の迅速な識別に新たな手法を提供するものと期待されます。

<関連情報>

D-π-Aケモドシメータにおける正確なストークスシフト変調が可能にするトリプルスタンダード次亜塩素酸定量アレイ Triple-Standard Hypochlorite Quantitative Array Enabled by Precise Stokes Shift Modulation in D-π-A Chemodosimeters

Mubalake Rehemaitijiang,Gaosheng Li,Rongchao Zhu,Baiyi Zu,Xincun Dou,Zhi Su,and Zhenzhen Ca
Analytical Chemistry  Published April 25, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c00821

Abstract

環境および公衆衛生向けに迅速な次亜塩素酸イオンモニタリングを可能にするポータブル化学センサ配列を開発(Scientists Develop Portable Chemodosimeter Array for Rapid ClO- Monitoring in Environmental and Public Health)

The rational design of the D-π-A chemodosimeter with a significant Stokes shift is of great importance for enhancing the visualization of optical sensing signals. Here, three D-π-A fluorescent chemodosimeters with 2-(3-cyano-4,5,5-trimethylfuran-2(5H)-ylidene) malononitrile (TCF) as the electron-withdrawing group are synthesized by precisely modulating the electron-releasing strength. By decreasing the ability of electron release, the electrophilicity of the recognition site is increased by 1.449 kcal/mol, the Stokes shift of the chemodosimeter is improved to 201 nm, and the sensing mode changes from fluorescence quenching to ratiometric fluorescence and finally to fluorescence on. Furthermore, the three D-π-A fluorescent chemodosimeters display superior sensing performance toward ClO, including low limits of detection (LOD, 37.0, 5.1, and 1.0 nM), rapid response (<5 s), and great selectivity in the presence of 16 kinds of interferents. Moreover, the practicality of the chemodosimeters is further validated by a portable triple-standard quantitative array detection platform, which can quantitatively detect ClO solutions. The proposed design and modulation strategy for chemodosimeters can provide a new pathway for the sensitive and visualized identification of oxidants and other hazardous chemicals.

1902環境測定
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