Файл: Датчики и приводы B. Химический 301 (2019) 126855 Оглавления, доступные в ScienceDirect.rtf

7

этан methylphosphonate, indole-3-acetic кислота (IAA), салициловая кислота (SA))
3.3.1. Загрязнение инсектицида [149–157]
В загрязнении инсектицида литература может быть разделена на две категории, с помощью платформы μPAD для обнаружения, а именно, органофосфор (Ops) и карбаматы (CMs). Для типа Ops Лю и др. [149, 150] развивал бумажный CL аналитическое устройство, объединенное с хроматографией на бумаге для определения концентрации DDV в овощах. Устройство использовало смешанный раствор люминола и H2O2 для производства CL и показало линейный ответ для концентраций DDV в диапазоне 3,0 нг/мл к 1.0 μg/mL с пределом чувствительности 0,8 нг mL. Apilux и др. [152] представил тиогликолевую кислоту (TGA) - увенчал CdTe QD бумажное устройство на основе преобразования флуоресценции для обнаружения DDV, pirimicarb и carbaryl. Зона обнаружения была пропитана ацетилхолинэстеразой (Боль) и холиновая оксидаза (ChOx) ферменты и была покрыта TGA-удивленными квантовыми точками CdTe (QDs). Было показано, что в процессе испытания, реакция bi-фермента, вызванная присутствием инсектицида, вызвала сокращение H2O2 и привела к измеримому изменению в интенсивности флуоресценции TGA-удивленного CdTe QDs под черным излучением. ЛОД, как находили, был 0.01, 0.05 и 0,01 части на миллион для DDV, pirimicarb и carbaryl, соответственно.
Несколько платформ μPAD были предложены для обнаружения сложного органофосфора (Ops) комплексы в экологических образцах и деятельности AchE и Ops в образцах сыворотки крови человека [153–162]. Например, Ким и др. [154] представил многослойное бумажное устройство для обнаружения chlorpyrifos пестицида (OP-тип) с помощью колориметрического метода (см. Рис. 4 (a)). Устройство включило три бумажных слоя для типовой инъекции, хранения реагента и реакции / цветное развитие, соответственно. В процессе обнаружения типовое решение капалось на бумажное устройство и впоследствии подверглось смешиванию с двумя депонированными реагентами (AchE и indoxyl ацетат (IDA)) для производства синего изображения в реакционной зоне. ЛОД, как находили, составлял 8,60 частей на миллион. Чанг и др. [157] предложил бумажный флуоресцентный датчик на основе вызванного скоплением эффекта эмиссии
tetraphenylethylene (TPE) и способность реакции присоединения maleimide для быстрого видимого невооруженным глазом обнаружения деятельности AchE и Ops (см. Рис. 4 (b)). LODs для AchE и Ops, как находили, были 2,5 mU/mL и 0,5 нг/мл, соответственно. Авторы в [158, 159] так же использовали бумажные устройства для обнаружения деятельности AchE и деятельности холинэстеразы в крови человека.

Для типа CMs Чжан и др. [163] представил на молекулярном уровне отпечатанные полимеры (МИЛЛИОН КОМАНД В СЕКУНДУ) бумажное биоподражательное связанное с ферментом испытание иммуносорбента (BELISA) устройство для обнаружения carbaryl. В предложенном устройстве поверхность бумажной подложки была сначала изменена с γ-MAPS гидролитическим действием, и слой MIP был тогда закреплен на модифицированной поверхности сополимеризацией. Устройство показало линейный^{2 ответ (R =} 0.99) в диапазоне концентрации 0,001 1 мг/л. Кроме того, LODs полузапрещающей концентрации (IC50) и IC15 составляли 0,116 мг/л и 0,007 мг/л, соответственно. Ван и др. [165] развивал высокочувствительную платформу SERS, включающую серебро украшенное дендритами супергидрофобное бумажное устройство и система измерения Рамана для обнаружения ni-tenpyram пестицида (см. Рис. 5 (a)). Было показано, что слоистые подобные папоротнику серебряные дендриты (F-AgNDs) не только увеличили гидрофобность поверхности, но также и улучшили производительность обнаружения SERS. ЛОД И фактор улучшения, как находили, составляли 1 нм и ^{73.4 × 10,} соответственно. Таблица 1 суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа инсектицида.
3.3.2. Загрязнение фунгицида [168–173]
Фунгициды являются биоцидными комплексами, или биологические организмы раньше убивали паразитные грибы или споры этого. Фунгициды могут использоваться и при сельскохозяйственных и при микозах против животных. Мама и др. [168] предложила локальную систему обнаружения для thiram, тиабендазола и пестицидов паратиона метила, включающих бумажную подложку увеличенного поверхностью Рамана, рассеивающегося (SERS), скопированную с графеновой окисью (GO) и Ag NPs. Устройство показало превосходную деятельность SERS и было способно к извлечению thiram, тиабендазолу и остаткам паратиона метила во фруктах и овощах с LODs 0,26 нг/см^{2, 28 нг/см2}

8

и 7,4 нг/см², соответственно. Ли и др. [170] также разработал бумажное устройство SERS, которое может обнаружить пестициды типа фунгицида, гидрофобным образом изменив фильтровальную бумагу с высокой чувствительностью и воспроизводимостью. Фильтровальная бумага подвергается гидрофобной обработке алкильного димера кетена, чтобы препятствовать тому, чтобы бумага поглотила AgNP и типовое решение. В отличие от обычных бумаг фильтра, гидрофобным образом измененная фильтровальная бумага производит больше участков местного перегрева SERS, состоявших из групп AgNP на бумажной поверхности для более чувствительного обнаружения пестицидов. Фунгициды, такие как thiram и ferbam могут быть обнаружены на наномолярном уровне с помощью предложенного устройства и, как находить, имеют ЛОД 0,46 нм и 0,49 нм, соответственно. Тождественно, Дэн и др. [172] также представил бумажное устройство SERS для обнаружения остатков малахитовой зелени у рыбы. У увеличенного поверхностью Рамана, рассеивающего интенсивность сигнала, есть хорошее линейное соотношение с концентрацией малахитовой зелени между^{−7 1 × 10} и 1 × 10 mol/L^-5, и ЛОД был быть основанным^{-10 к молекулярной массе 5 × 10 / L. Таблица 1} суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа фунгицида.
3.3.3. Другое загрязнение [174–177]
Cinti и др. [174] развивал интегрированный бумажный напечатанный экраном электрохимический биодатчик для обнаружения нервно-паралитических веществ. Устройство было основано на двойном электрохимическом измерении
butyrylcholinesterase (BchE) активность фермента к butyrylthiocho-линии с и без воздействия нервно-паралитического вещества, соответственно, и позволил анализ совершенно без реагента. Чувствительность устройства была увеличена с помощью углеродной сажи / нанокомпозиты Берлинской лазури как рабочие электроды. В ряде тестов, выполняемых с помощью пара-Оксфордшира в качестве притворщика нервно-паралитического вещества, устройство показало линейное выполнение обнаружения вниз к 3 μg/L. Ли и др. [176] разработал складное бумажное устройство для обнаружения этана methylphosphonate (DMMP) полуколичественным способом с помощью колориметрической техники (см. Рис. 5 (b)). В предложенном устройстве цвет бумажного канала, переключенного к желтому в присутствии DMMP в результате перекиси водорода, произведенной из ферментативных реакций и концентрации DMMP, был тогда определен количественно с помощью основанного на угле считывания. Линейный угловой ответ наблюдался для концентраций DMMP в диапазоне 1
4 М. Таблица 1 суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа пестицида.
3.4. Анализ речной воды
Загрязнение воды является главным глобальным беспокойством в наше время и наблюдается во многих водных телах, включая реки, океаны, озера и водоносные горизонты. Водное загрязнение обычно является результатом деятельности человека, и

9

включает широкий спектр химикатов и патогенов. Загрязнение воды является главной причиной смерти и болезни во всем мире (См. Дополнительную Материальную Таблицу S1), и следовательно много платформ μPAD для обнаружения водных загрязнителей были предложены. Эти устройства обычно предназначаются для анализа речной воды [178–232] и как правило целевых аналитов, таких как тяжелые металлы ^{2 +(ртуть (Hg)}, свинец (Свинец)^{2 +,} кобальт (Ко)^{2 +, цинк 2 +(Цинк), хром} (Cr^{6 +}, ^{3 +Cr),} железо (Fe)^{3 +}, медь ^{2 +(медь),} никель (Ni)^{2 +}, кадмий ^{2 +(CD)}, серебро (Ag +), manganum (Mn)^{2 +}, кальций ^{2 +(приблизительно),} магний (Mg)^{2 +}), ионы неметалла (нитрит, мышьяк (Как), хлорид (Статья)⁻, бромид (бром)⁻, йодид ^{−(I), сульфид} (S)²⁻, и органические загрязнения и микроорганизмы (пестициды, цианид, ethinylestradiol, фосфат, дипиколиновая кислота, гидрогель, тринитрофенол, бактериальный).
3.4.1. Загрязнение иона тяжелых металлов [183–212]
Vijitvarasan и др. [183] развивал бумажное scanometric колориметрическое испытание ощущения, соединившее исследования фермента (PE), магнитные бусинки (MB), основание исследует (PS) и золотые наночастицы (AuNPs) для выполнения обнаружения Свинца^{2 +. Как показано} на рисунке. 6 (a), AuNPs-PS был определен на бумажной подложке, и сигнал, вызванный в присутствии магнитного поля, был тогда усилен решением для усилителя нитрата серебра. Устройство показало линейный ответ в диапазоне 0,1 1 000 нм и ЛОДЕ 0,3 нм. Литература содержит несколько других находящихся в DNAzyme методов для обнаружения металлических ионов с помощью колориметрических или методов ELC [184, 185], испытание флуоресценции без этикеток [186, 187], или основанное на аптамере испытание [188], Чжан и др. [190] представил бумажное устройство последовательностей-AuNPs олигонуклеотида без этикеток для колориметрического ощущения Ag⁺. Последовательности олигонуклеотида без этикеток (S1) были приложены к неизмененному AuNPs cytosine–Ag–cytosine ⁺(C–Ag–C) ⁺координационная химия; давание начало функции OR. Логический вентиль был тогда построен с помощью S1 и Ag^{+ как исходные данные} к смеси S2-attached AuNP. Предел чувствительности предложенного устройства, как показывали, был всего 10 нм.
Sadollahkhani и др. [192] предложил наночастицу основной раковины ZnO@ZnS бумажный датчик для обнаружения^{2 +} ионов меди в водных растворах (см. Рис. 6 (b)). Различие в растворимости между ZnS и CuS привело к катионному обмену между поверхностью^{2 + наночастицы ZnS и ионами} меди. Катионный обмен вызвал цветное преобразование реактивной бумаги от бесцветного до желтого, где интенсивность

различный по прямой пропорции к концентрации^{2 +} ионов меди в образце. Результаты эксперимента показали, что устройство достигло ЛОДА 0,96 частей на миллион (15 μM). Лю и др. [195] разработал бумажное аналитическое устройство для основанного на изображении колориметрического обнаружения ^{2 +меди,} в которой реакция онлайн между polyethyleneimine^{2 + (PEI) и медью была} вызвана в T-типе микрожидкий канал при применении внешней электрической ведущей области. Устройство достигло линейного ответа (R² = 0.991)^{2 +} в диапазоне концентрации меди 0,1 1,0 мм с ЛОДОМ, равным 30 μM.
Чен и др. [197] представил колориметрическую бумажную аналитическую платформу на основе AuNPs и смартфона для водного источника^{2 +} обнаружение Hg (см. Рис. 7 (a)). Присутствие^{2 +} ионов Hg вызвало скопление AuNPs через thymine–Hg–thymine ^{2 +}(T–Hg–T) ^{2 +}химия координации. Получающееся цветное изменение реакционной зоны было изображено и проанализировано смартфоном. Результаты эксперимента, полученные для зубчатого пруда и образцов речной воды, показали, что устройство было способно к выполнению^{2 + обнаружения} Hg вниз к 50 нм. Faham и др. [202] используемый AuNPs, измененный с 2,2 ′-thiodiacetic кислотами (TDA) для определения концентраций^{3 +6 +} ионов Cr и Cr с помощью бумажного устройства вместе с ультрафиолетовой-vis спектрофотометрией, динамическим рассеянием света, энергия дисперсионная спектроскопия и электронная микроскопия передачи (см. Рис. 7 (b)). Устройство использовалось для определения концентрации ионов хрома в зубчатой воде, моче и человеческой плазме, и, как находили, имело хорошую линейную корреляцию^{2 (R =} 0.98) в диапазоне концентрации от 1,0 нм до 0,1 мм и ЛОДЕ, равном 0,64 нм (0,033 части на миллиард).
Асано и Сираиси [205] предложили μPAD для колориметрического обнаружения железа в пробах воды с помощью индикатора фенантролина. Кратко, гидрофобная поверхность была произведена через погружение в octade-cyltrichlorodecane (OTS) - n-гексан и поверхность были тогда подвергнуты воздействию ультрафиолетового света через фотомаску для производства гидрофильного региона. Видимое цветное изменение, вызванное в реакционной зоне после введения типового решения, захватывалось камерой с высоким разрешением и использовалось для определения соответствующей железной концентрации. ЛОД и предел количественной оценки (LOQ), как находили, составляли 3.96 и 13,8 мм, соответственно. Литий и др. [208] разработал колориметрический бумажный мембранный датчик для определения^{2 + ионов} Ni с помощью zincon металлоорганический реагент, объединенный с полыми наносферами ZnSiO3 как смешанный ionophore (см. Рис. 7 (c)). В присутствии Ni^{2 +,}

10

соревнование^{2 +} с ионами Цинка привело к измеримому исчезновению синего цвета в реакционной зоне. Было показано, что селективность предложенного устройства могла быть увеличена при помощи маскирующего агента Na2-EDTA как co-ionophore. Устройство показало линейный ответ в диапазоне от 32 нм^{2 + до 9,2-миллиметрового Ni} и достигло ЛОДА 35,6 нм. Таблица 2 суммирует несколько других μPADs, о которых сообщают в недавней литературе для анализа загрязнения иона тяжелых металлов.
3.4.2. Другие ионные загрязнители [213–219]
Лю и др. [213] развивал находящийся в Ag μPAD chemiresistor для электрохимического обнаружения ионов нитрита в речной воде. В предложенном устройстве введение нитрита вызвало реакцию Griess, и получающийся azo и продукты сульфамида вступили в реакцию с металлом^{+ Ag и ионами} Ag для порождения изменения в сопротивлении региона ответа. Датчик, как показывали, предоставлял линейному ответу более чем два диапазона концентрации нитрида 10 нм к 5.0 μM и 10 μM к 3,2 мм, соответственно, Кроме того, ЛОД, как находили, составлял^{−2 8.5 × 10 нм}. Кардозу и др. [214] развивал платформу μPAD, объединенную с колориметрическим обнаружением и измененной реакцией Griess для определения нитрита в клиническом, еде и образцах речной воды. Изображения реакции были захвачены сканером, преобразовали в цветовую шкалу и затем проанализировали в пурпурном канале. Устройство достигло ЛОДА 5.6 μM и чувствительности 0,56 а. е./мм. Pena-Перейра и др. [215] предложила находящееся в AgNO3 бумажное устройство для мышьяка (Как) обнаружение, вовлекающее поколение арсина на месте, сопровождаемое переводом летучих веществ к headspace и последующей реакции с нитратом серебра в зоне обнаружения. При оптимальных условиях ЛОД и LOQ, как находили, составляли 1.1 и 3,6 нг
mL, соответственно. Devi и др. [216] представил подробный обзор успехов, сделанных в материалах датчика для оптического обнаружения мышьяка в пробах воды между 2013 и 2018.
Cuartero и др. [217] развивал электрохимический PAD для обнаружения иона галида в пищевых добавках и пробах воды через циклический vol-tammetry. Как показано на рисунке. 8 (a), устройство состояло из бумажной подложки целлюлозы, катионный обмен мембрана исключения Donnan и рабочий электрод серебряной фольги. Циклический voltammetry использовался для выполнения последовательного окисления и металлизации галида в серебряном электроде, и сопровождался регенерацией с перевернутым потенциалом. Выполнимость предложенного устройства была продемонстрирована путем ^{−обнаружения Статьи, брома−−} и меня ионы в концентрациях в пределах от от 10 М^−4.5 до 0,6 М для Статьи^{− и от 10 М до−4.8} 0,1 М для брома⁻ и меня^−. Было показано, что устройство достигло ЛОДА 10⁻⁵ М. Вэзимэлая и др. [219], развивал бумажный комплект тестирования для обнаружения^2– ионов S в пробах воды на основе эффекта^{2– подавления S на} 6 меркаптановых s triazolo (4,3-b)-s-tetra-zingold наноусеивает (MT-AuNDs) (см. Рис. 8 (b)). Устройство показало линейный ответ в диапазоне 870 нм к 16^{2– μM S} и достигло ЛОДА 2 нм. Таблица 2 подводит итог, некоторые из других μPADs сообщили в недавней литературе для анализа загрязнения иона неметалла.
3.4.3. Органические загрязнения и загрязнение микроорганизма [220–232] Arduiniи др. [221] предложили 3D оригами бумажное устройство
объединение различных биодатчиков запрещения фермента и офисных бумажных напечатанных экраном электродов (SPE) для электрохимического обнаружения нескольких типов пестицида в речной воде (см. Рис. 9 (a)). В предложенном устройстве присутствие пестицида было обнаружено путем контроля