Chemistry Researches

Chemistry Researches

طراحی زیست حسگر کاغذی آنزیم استیل‌کولین استراز برای اندازه گیری باقیمانده سموم در محصولات کشاورزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ولنجک، تهران
10.22036/cr.2023.383088.1204
چکیده
مصرف بی رویه آفت کشها در کشاورزی نیاز به پایش و ردیابی مستمر محصولات تولید شده جهت ایجاد سلامت جامعه را دارد. روشهای فعلی اندازه گیری باقیمانده سموم در بهترین شرایط 2 الی 3 روز به طول خواهد انجامید و نیاز به دستگاه های پیشرفته و هزینه های بالا دارد. طرح فعلی با استفاده از روش حسگرهای نواری-کاغذی روشی سریع، آسان و کم هزینه جهت ردیابی آفت کشهای گروه ارگانوفسفره و کاربامات با بازداری فعالیت آنزیم استایل کولین استراز را ارائه می دهد. نتایج بدست آمده با استفاده از 7 غلظت (01/0، 05/0، 1/0، 5/0، 1 ، 5 و 10 میکروگرم/ میلی لیتر) از آفت کشهای دیازینون، تری کلروفن، کاربوفوران و پیریمیکارب در نمونه کاهو آلوده شده که با زیست حسگر کاغذی آزمایش شدند، نشانگر حد کمی (LOQ) حشره کشهای مورد نظر به ترتیب 05/0، 1/0، 01/0 و 01/0 میکروگرم/ میلی لیتر می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده، این روش می تواند به عنوان یک روش سریع، کم هزینه و در محل جهت پایش باقیمانده سموم ارگانوفسفره و کاربامات در محصولات کشاورزی پیشنهاد گردد. این روش نیاز به تکنسین های آموزش دیده ندارد.

چکیده تصویری

طراحی زیست حسگر کاغذی آنزیم استیل‌کولین استراز برای اندازه گیری باقیمانده سموم در محصولات کشاورزی
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Designing a paper bio-sensor impregnated with acetylcholinesterase enzyme to measure the pesticide residue in agricultural products

نویسنده English

Mohssen Morowati
Faculty member, Iranian Research Institute of Plant Protection
چکیده English

Indiscriminate use of pesticides in agriculture requires continuous monitoring and tracking of produced products to have a safe and healthy community. Current methods of measuring pesticide residue take about 2 to 3 days under normal conditions and requires sophisticated equipments and high costs. The current design using paper bio-sensors provides a fast, easy and low-cost method for tracking organophosphorus and carbamate pesticides by inhibiting the activity of the acetylcholinesterase enzyme. The results obtained using 7 concentrations (0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 µg/ml) of diazinon, trichlorfon, carbofuran and pirimicarb pesticides in spiked lettuce samples which were tested on the paper bio-sensor, showed the limit of quantitation (LOQ) of 0.05, 0.1, 0.01 and 0.01 µg/ml, respectively. According to the results, the method of paper-strip impregnated with acetylcholinesterase can be suggested as a fast, low-cost and on-site method for monitoring the organophosphate and carbamate pesticides residue on agricultural produces. This method does not need any skilled technician to perform it.

کلیدواژه‌ها English

Organophosphate
Carbamate
fast and new method
Pesticides
on-site measurement
  1. [1] Anonymous, J. Zeitoon, 1:4 (1995 a).

    [2] Anonymous, J. Zeitoon, 1:5 (1995 b).

    [3] Agricultural statistics, Vol. 2, Ministry of Agriculture, I.R. Iran, (2021).

    [4] J. A. Firestone, T. Smith-Weller, G. Franklin, P. Swanson, W.T. Longstreth, H. Checkoway, Arch.

    Neur, 62, 91-5 (2005).

    [5] A. Ascherio, H. Chen, M. G. Weisskopf, E. O'Reilly, M. L. McCullough, E. E. Calle, M. A.

    Schwarzschild, M.J. Thun, Ann. Neur. 60, 197-203 (2006).

    [6] J. L. Daniels, A. F. Olshan, D. A. Savitz, Environ. Heal. Persp, 105, (1997) 1068–77.

    [7] B. Eskenazi, A. Bradman, R. Castorina, Environ. Heal. Persp, 107 Supplement 3, 409-419 (1999).

    [8] S. Chapalamadugu, G. R. Chaudhry. Crit Rev. Biotechnol. 12, 357-89 (1992).

    [9] D. Du, J. Ding, Y. Tao, X. Chen. Sen. Act. B. Chem. 134, 908-12 (2008).

    [10] J. Fenik, M. Tankiewicz, M. Biziuk, Tren. Anal. Chem. 30, 814-826 (2011).

    [11] Y. Zhao, P. Chen, L. Lin, J. N. Harnly, L. Yu, Z. Li, Food Chem. 126, 1269-1277 (2011).

    [12] D. Sharma, Y. B. Pakade, A. Nagpal, J. K. Katnoria, Tlanta 82, 1077-1089 (2010).

    [13] S. Andreescu, J. L. Marty, Biomol. Eng., 23, 1-15 (2006).

    [14] S. Liu, Z. Zheng, X. Li, Anal Bioanal. Chem., 405, 63-90 (2013).

    [15] A. Mulchandani, W. Chen, P. Mulchandani, J. Wang, K. P. Rogers, Biosens. Bioelectron. 16, 225

    30 (2001).

    [16] B. Prieto-Simón, M. Campàs, S. Andreescu, J. L. Marty, Sensors. 6, 1161-86 (2006).

    [17] A. Vakurov, C. E. Simpson, C. L. Daly, T. D. Gibson, P. A. Millner, Biosens. Bioelectron. 20,

    1118-25 (2004).

    [18] S. Jin, Z. Xu, J. Chen, X. Liang, Y. Wu, X. Qian, Anal Chim. Acta. 523, 117-23 (2004).

    19) S. O. Obare, C. De, W. Guo, T. L. Haywood, T. A. Samuels, C. P. Adams, Sensors. 10, 7018-43

    (2010).

    [20] A. L. Simonian, T. A. Good, S. S. Wang, J. R. Wild, Anal. Chimi. Acta. 534, 69-77 (2005).

    [21] F. Ling, L. Xiaofang, J. Boyu, S. Linchun, K. Linzhi, Z. Lidong, Biosen. And Bioelect. 164,

    112255 (2020).

    [22] S. Liu, Z. Zheng, X. Li, Anal Bianal. Chem. 405, 60-63 (2013).

    [23] E. Mallat, D. Barcelo, C. Barzen, G. Gaulitz, R. Abuknesha, TrAC-Trend Anal. Chem. 20, 124-132

    (2001).

    [24] A. Apilux, W. Siangproh, N. Praphairaksit, O. Chailapakul, Talanta. 97, 388-394 (2012).

    [25] X. Chen, J. Chen, F. Wang, X. Xiang, M. Luo, X. Ji, et al., Biosens. Bioelectron. 35, 365-368 (2012).

    [26] W. Dungchai, O. Chailapakul, C. S. Henry, Anal Chim. Acta. 674, 227-233 (2010).

    [27] J. Hu, S. Wamg, L. Wang, F. Li, B. Pingguan Murphy, T. J. lu, et al., Biosens. Bioelectron. 54,

    585-597 (2014).

    [28] N. Nagatani, A. Takeuchi, M. Anwar Hossain, T. Yuhi, K. Kerman, et al., Food Cont. 18, 917-920

    (2007).

    [29] S. M. Z. Hossein, R. E. Luckham, M. J. McFadden, J. D. Brennan, Anal Chem. 81, 9055-9064 (2009).

    [30] H. Y. No, Y. A. Kim, Y. T. Lee, H. S. Lee, Anal. Chim. Acta, 594, 37-43 (2007).

    [31] X. Guo, X. Zhang, Q. Cai, T. Shen, S. Zhu, Food Cont. 30, 15-23 (2013). 

    [32] Z. Han, C. Chi, B. Bai, G. Liu, Q. Rao, S. Peng, et al., Anal Chim. Acta, 720, 126-133 (2012).

    [33] C. Parola, S. M. Medina, A. De La Escosura Muniz, A. Merkoci, Lab Chip. 13, 386-390 (2013).

    [34] D. De Souza, D. Goncalves-Filho, D. L. Franco, Chap. 1, Part of the Sust. Agri. Rev. book series, 48

    1.  

    [35] A. H. Free, E. C. Adams, M. L. Kercher, H. M. Free, M. H. Cook, Clin. Chem. 3, 163-168 (1957).

    [36] S. Mukherjee, K. Ghosh, S. Bhattacharyya, B. K. Behera, K. Sing, S. Pal, Food Anal. Meth. 15, 3416

    3434 (2022).

    [37] M. Fuyal, B. Giri, Talan. 103, 1492-1502 (2020).

    [38] G. Fu, W. Chen, X. Yue, X. Jiang, Talan 103, 110 115 (2013).

    [39] S. Di Risio, N. Yan, Macromol. Rap. Commun. 28, 1934-1940 (2007).

    [40] S. X. Su, R. Nutiu, C. D. Filipe, R. Pelton, Langmuir 23, 1300-1302 (2007). 

    [41] C. M. Tsen, C. W. Yu, S. Y. Chen, C. L. Lin, C. Y. Chuang, Appl. Surf. Sci. 558, 149740 (2021).

    [42] L. Jin, Z. Hao, Q. Zheng, H. Chen, L. Zhu, C. Wang, et. al., Anal. Chim. Acta. 1100, 215-224

    (2020).

    [43] R. Umapathi, S. Sonwal, M. J. Lee, G. M. Rani, E. S. Lee, T. J. Jeon, S. M. Kang, M. H. Oh, Y. S. Huh, Coord. Chem. Rev. 446, 214061 (2021).

    [44] U. Reddicherla, P. Bumjun, S. Sonam, R. Gokana Mohana, C. Youngjin, H. Yun Suk, Trends F. Sci.

    Tech. (2021), available online www.elsevier.com/locate/tifs

    [45] S. Yunling, W. Mia0, C. Jing, S. Yongxin, C. Zhen, H. Zhenxia, J. Fen, W. Jing, A. M. Ebd El-Aty,

    Food Chem. 416, 135822 (2023).

    [46] G. C. Mohanta, D. Bhatt, A. Deep, S. Kumar Pandey, Chap. 1, Part of the Environ Chem for a

    Sust. World book series, 43 (2012).

    [47] A. Amara, I. Chartchalerm, T. Tanawut, P. Virapong, EXCLI Journal, 14, 307-319 (2015).

    [48] G. Xishan, Z. Xueyin, C. Qiang, S. Tao, Z. Songming, Food Control. 30, 15-23 (2013).

    [49] N. Hwa-Young, A.K. Young, T.L. Yong, L. Hye Sung, Analytica Chimica Acta. 13, 37-43 (2007).

    [50] X. Guo, X. Zhang, Q. Cai, T. Shen, S. Zhu, Food Control. 30, 15-23 (2013).

    [51] Z. Han, C. Chi, B. Bai, G. Liu, Q. Rao, S. Peng, Anal Chim Acta. 720, 126-33 (2012).

    [52] A. Apilux, C. Isarankura-Na-Ayudhya, T. Tantimongcolwat, V.  Prachayasittikul, EXCLI J.

    14, 307-319 (2015).

  • تاریخ دریافت 09 بهمن 1401
  • تاریخ بازنگری 27 فروردین 1402
  • تاریخ پذیرش 17 خرداد 1402