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变色指示器预测藻华
2022年05月04日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

“用于实时监测碱性磷酸酶的无稀土无限配位聚合物纳米颗粒及其在数字水华检测中的应用”ACS应用纳米材料

模糊的绿藻水华不仅仅是一个主要的视觉障碍;他们揭示了水体对游泳或饮用是不安全的。然而,目前还没有一个有效的预警系统来预警即将到来的水华。现在,ACS应用纳米材料公司的研究人员报告了一个指标,当碱性磷酸酶水平升高时,该指标会改变颜色。碱性磷酸酶是一种预测浮游植物指数增长的酶。这种变化可以通过肉眼或智能手机检测到。

淡水系统中的磷过剩会导致浮游植物和蓝藻等藻类生长失控,将水变成这些生物的“豌豆汤”。水华会威胁饮用水供应,因为一些藻类会释放令人不快的气味或毒素。但是,如果人们知道何时可能出现藻类水华,他们可以通过在藻类成为问题之前清除或杀死藻类来控制它。此前,邓晶晶及其同事证明,碱性磷酸酶有助于从复杂化合物中释放生物可利用的磷,而这种酶水平的升高可以预测与磷相关的藻华。然而,目前碱性磷酸酶的检测方法并不十分敏感或特异。因此,研究人员希望利用碱性磷酸酶催化的反应在水样中诱导荧光和可见颜色的变化。

为了制作变色指示剂,研究人员首先将铜离子与鸟苷-5-单磷酸结合,形成球形纳米颗粒。接下来,他们在纳米颗粒中加入了两种化合物(1,1,2,2-四(4-羧基苯基)乙烯和磺基霍达明101)。最终的结果是在可见光下形成深蓝色溶液,在紫外光下发出蓝紫色荧光。在碱性磷酸酶存在下,溶液在紫外光下变为粉红色和强红色荧光。

研究人员用来自13个生物可利用磷有限的河流位置的水测试了该指示剂,并用智能手机的彩色扫描应用程序计算了红蓝荧光比。他们发现,便携式数字方法能够可靠地检测碱性磷酸酶,并且与指示剂荧光的台式测量一样可靠。研究人员还在实验室中培养出产毒素的蓝藻,给它们喂食复杂的含磷化合物,并测量碱性磷酸酶的变化。第三天,检测到酶活性大幅增加,出现荧光和可见颜色变化。几天后,藻类呈指数级增长。由于该指示器和基于智能手机的系统在水华爆发之前检测到了活动激增,研究人员表示,可以开发该系统用于实时现场监测和预测。

中国国家自然科学基金、中国国家重点研发项目、上海有机固体废弃物生物转化工程研究中心、中央大学基础研究基金等。

标签:化工应用化学试剂生物化学
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