农药筛选技术的进步

农药已成为现代农业过程不可分割的一部分由于其效用在防止作物损失害虫、杂草和疾病。¹与联合国“2030议程”可持续发展的目标²再次强调可持续农业技术和环境安全,需求增加筛查技术,可以检测和监控的存在过剩的环境中农药残留。

尽管有这样的需求,它仍然是相对罕见的农药检测发生在农业现场。对作物和食品农药残留,是最常见的样品要发送到实验室分析测试。这可能会给准确的结果,但它是一个耗时的过程,可以成为常规筛查非常不切实际。³在天平的另一端,土壤环境和土壤径流很少测试样品。⁴

结果,几个研究小组已经开始开发先进的农药筛选系统,可以很容易地部署。这样的系统可以使环境样品的快速和负担得起的测试而不需要依赖外部实验室。

攷虑测试的电化学传感器

当杀虫剂喷洒在作物,大量将落在土壤。雨水可以开始洗这通过土壤农药残留,直到它污染土壤径流和地下水农业用地。⁵当这个被污染的水流入河流和其他身体的水,这可以给当地生态环境带来灾难。

接触杀虫剂也是一个问题,工人经常处理这些杀虫剂或受污染的农田。

“长期接触真的低级发生农药是有问题的,”说莎莉尼·普拉萨德博士教授在生物工程和生物医学工程系德克萨斯大学达拉斯。

“低剂量接触会引发健康影响,不能立竿见影,但是,包括任何从你的肠道微生物,有偏头痛,哮喘或其他类型的几种结果。”

普拉萨德领导的最近研究创建一个新的电化学传感器可用于极性和非极性农药化合物的快速检测土壤径流。⁴

一个标准的电化学传感器测量电势的变化当目标分析物与抗体结合层,沉积在传感器表面。但正如普拉萨德解释说,许多杀虫剂没有与之相关的任何费用,所以一些氧化还原介质检查需要放大这种微妙的电荷变化信号。

“在这里,我们决定我们不会这样做,但是我们会去看系统的电容变化,”普拉萨德解释道。“(我们)正在考虑每一种测量阻抗变化。现在,这些虽小,然而,与它们相关的相对变化可测量的手持便携式电子设备。”

“这里的想法是,如果我能把极性和非极性农药放在一起,然后我不是由什么标准的电化学对我来说,我必须在我的系统测量,”普拉萨德说。

被浸入土壤径流样本后,普拉萨德集团生产的原型传感装置能够检测的存在极性农药草甘膦和非极性莠去津使用相同的设置,为阿特拉津兆分之水平和物质的草甘膦。使用机器学习分类器集成传感器也能标签某些信号指示“低”,“中等”或“高”级别的农药在现实土壤径流样品。

通过公私合作进一步发展和合作,研究小组希望创建一个可以部署的完成设备作为筛选的第一道防线和解决pesticide-related土壤污染。

“投资到这样的无创性筛查技术才能真正建立消费者信心大有帮助,”普拉萨德说。“这里的意图不是警察,而是合作。还有教育。”

农药残留分析方法在大麻花

最近,佛罗里达州67年实施要求测试在大麻产品中农药残留和5真菌毒素。下载这个程序注意去发现一个LC / MS / MS方法,是理想的同步分析农药和霉菌毒素残留在大麻,满足佛罗里达的严格的LOD和定量限需求和干扰最小化矩阵。

视图应用笔记

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横向流对农药监测化验

电化学设备并不是唯一的方法快速检测农药残留的存在。

侧流试验(lfa跑车)是一个快速和低成本的解决方案检测特定分析物的存在,与COVID-19流行lfa跑车作为增加的状况有效的快速检测方法。³

“这个检测系统在1980年代推出的怀孕测试。现在已经扩大到许多标记的检测的临床、生物和环境的重要性,”说 Jairo Pinto de Oliveira博士学位生物化学教授圣埃斯皮里图联邦大学做。“它的主要优点是简单、成本低和检测用肉眼,免费的设备或实验室。”

在最近的一次审查,³de Oliveira评估领导的研究小组最近发展lfa跑车农药的检测。

简单,标准LFA由四个核心组件,de Oliveira解释说:玻璃纤维膜垫,包含“分子识别”的共轭垫,硝基检测区与二次识别分子和最后的纤维素膜吸收垫。在正常操作中,毛细作用将把样品溶液通过这四个区。

共轭台上发布标签检测试剂,通常是某种类型的抗体,成样品流经垫。这些标记“分子识别”抗体只会绑定到特定的目标分析物,这就是“测试线”的检测检测区。第二个控制线也出现在检测区,其中包含一个控制抗体可以结合分析物或其他抗体检测代理。控制这条线可以用来检查LFA仍然是功能,测试并没有退化,可怜的存储或使用不当。⁶

“虽然LFA跑车基于电化学分析更为敏感,标准LFA[结果]用肉眼能被探测到,”de Oliveira解释道。“他们非常适合现场应用和使用未经训练的人员。”

这样LFA包已经被用于农药检测,⁷虽然他们不一定是司空见惯的事了。根据他们的审查,de Oliveira和他的同事们发现,重现性差、灵敏度等问题分析物浓度高被研究人员利用lfa跑车经常报道。也有问题的安全处理一些LFA检测工具,像一些设备可能包含荧光标签或重金属,可能对环境造成伤害如果大规模使用。

“另一个必要的进步是需要多路复用设备评估多个农药/矩阵,”德·奥利维拉说。“在这个意义上已经有一些建议。但是,他们仍然非常有限,主要是由于不同的化学农药在同一个矩阵的特征。”

然而,LFA技术仍然可以是一个有用的检测工具操作领域,研究人员总结到。multi-residue分析和简化样品制备在未来的发展将确保LFA-based技术是一个可靠的、健壮的和敏感的方法,农药筛选在不久的将来。

聚合物电影对于简单的残留检测

lfa跑车的不仅仅是简单的,视觉农药筛选的方法。最近,密苏里大学的研究人员证明了分子印迹聚合物(MIP)电影可以用来检测存在chlorantraniliprole(背影)对番茄作物农药残留。⁸

在这项研究中,整个西红柿被混合成液体,然后用背影飙升。多孔MIP电影被浸泡在飙升番茄汁。研究人员发现不同波长的光反射的浸泡MIP电影番茄汁暴露在飙升时,与MIP电影浸泡在未加料的干净的水。额外的实验还表明,番茄汁矩阵并不影响农药的检测。

MIP的变色薄膜传感器无法检测到人眼,但可以可靠地拿起一个光谱仪的背影微克每升水平的一半左右。

虽然仍在开发的早期阶段,研究人员认为,这个概念验证研究可能导致创建更便宜,商业农民农药检测解决方案。而不是需要取样并发布了分析实验室,所有,将所需的有效测试将是一个便携式传感器和一个紧凑的阅读单元。

普拉萨德教授指出,这些访问测试技术不能警务农民的新方法,而是一种积极的一步,农民可以保护他们的土地免受过量农药污染和提高消费者信心。作为一个连锁效应,这可以帮助保护工人的健康和自然生态系统。快速测试也可以同时函数作为农场的预警信号可能接近相关法定安全限制,确保可以采取行动之前开始展现自己真正的危险。

引用

1。Chowdhury兹兆瓦,森古普塔D, a的影响农药在农业:使用他们的好处和危害。Interdiscip Toxicol。2009;2 (1):1 - 12。doi:10.2478 / v10102 - 009 - 0001 - 7

2。可持续发展的目标。联合国。https://www.un.org/sustainabledevelopment/sustainable-development-goals/。2022年6月访问。

3所示。hara MDL,阿尔瓦雷斯LAC,吉马良斯MCC,工务计划安图内斯,de Oliveira JP。侧流试验应用于农药检测:最近的趋势和进步。环境科学Pollut Res。2022;29:46487 - 46508。doi:10.1007 / s11356 - 022 - 20426 - 4

4所示。Dhamu VN Sukumar年代,Kadambathil CS,普拉萨德Muthukumar年代,美国有针对性的按需筛选农药在土壤径流面板。前面。化学。2021;9。doi:10.3389 / fchem.2021.782252

5。农药在地下水。美国地质调查局。https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/pesticides-groundwater。2018年出版。2022年6月访问。

6。Koczula公里,Gallotta侧流试验。学生物化学的论文。2016;60 (1):111 - 120。doi:10.1042 / EBC20150012

7所示。Di Nardo F, Chiarello M, Cavalera年代,Baggiani C, Anfossi l .十年的侧流免疫测定技术应用:趋势、挑战和未来的观点。传感器。2021;21 (15):5185。doi:10.3390 / s21155185

8。罗西E, Salashoor Z,何鸿燊KV,林CH, Errea MI, Fidalgo毫米。检测chlorantraniliprole残留茄使用实地部署MIP光子传感器。Microchimica学报。2021;188:70。doi:10.1007 / s00604 - 021 - 04731 - 2