趙芳，李為琴，段江蓮，李琴

（1.山西師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備處，山西臨汾041000；2.山西師范大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，山西臨汾041000）

隨著人口日益增長(zhǎng)，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)中使用日趨廣泛，以清除雜草和控制害蟲從而提高產(chǎn)量。但是這會(huì)帶來環(huán)境污染，進(jìn)而會(huì)對(duì)其他生物體產(chǎn)生不利影響。例如，人類感染這些農(nóng)殘化合物，就可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)中毒、內(nèi)分泌失調(diào)、基因突變和罹患癌癥等[1]，即使農(nóng)藥殘留的濃度很低。各國(guó)政府都頒布了相應(yīng)法律來規(guī)范農(nóng)藥的使用，并且制定了水和農(nóng)產(chǎn)品的最高殘留限量。為了達(dá)到高產(chǎn)，農(nóng)藥的使用是不可避免的，盡管有相關(guān)規(guī)范的實(shí)施，但是也會(huì)有一些農(nóng)殘超標(biāo)的情況發(fā)生。歐洲食品安全局從不同國(guó)家抽樣了8 000 份不同的農(nóng)產(chǎn)品，它們發(fā)現(xiàn)來自第三世界的國(guó)家其農(nóng)殘超標(biāo)率（5.7%）高于歐盟國(guó)家的（1.4%）。雖然很多樣品的農(nóng)殘?jiān)跇?biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但是長(zhǎng)期攝入也會(huì)對(duì)公眾造成嚴(yán)重的健康危害。另外，有些還沒有規(guī)定殘留標(biāo)準(zhǔn)或是新型的農(nóng)藥，也在農(nóng)產(chǎn)品中廣泛使用，它們的毒害性可能還未完全明確，就被推入市場(chǎng)。因此，為了相關(guān)條例的有效執(zhí)行，就需要高靈敏度、高特異性和價(jià)格合適的分析方法來檢測(cè)農(nóng)藥殘留化合物。傳統(tǒng)的方法操作繁瑣，耗時(shí)很長(zhǎng)，為了達(dá)到要求的靈敏度，往往需要復(fù)雜的樣品處理過程，如：提取、清除、濃縮，有時(shí)還需衍生。近年來，有很多報(bào)道利用量子點(diǎn)材料進(jìn)行熒光傳感檢測(cè)來替代傳統(tǒng)方法。

量子點(diǎn)（quantum dot，QD）是半導(dǎo)晶體納米材料，由于其顯著的約束效應(yīng)，擁有獨(dú)特的導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)，使得它們很適合做分析傳感器。量子點(diǎn)的傳感是基于冷發(fā)光對(duì)納米顆粒表面態(tài)的敏感性，也就是量子點(diǎn)與目標(biāo)分析物的物理或化學(xué)反應(yīng)，它們能夠?qū)е鹿庵掳l(fā)光增強(qiáng)或猝滅。大多數(shù)量子點(diǎn)傳感不是直接與量子點(diǎn)表面反應(yīng)，而是在量子點(diǎn)熒光團(tuán)和分析物之間產(chǎn)生能量流。一個(gè)量子點(diǎn)供體可以通過偶極-偶極相互作用將能量轉(zhuǎn)移到附近的量子點(diǎn)受體，這個(gè)現(xiàn)象叫共振能量轉(zhuǎn)移（forster resonance energy transfer，F(xiàn)RET），這種非輻射的能量轉(zhuǎn)移其發(fā)生要滿足如下幾個(gè)條件：供體的熒光量子產(chǎn)率要較高；供體的發(fā)射光譜與受體的吸收光譜要重疊；供、受體的發(fā)射光譜要足夠分開；供、受體在空間上比較接近。供體的熒光強(qiáng)度減弱，壽命縮短，相應(yīng)地，受體的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，壽命延長(zhǎng)，這可以證明FRET 現(xiàn)象的發(fā)生。因此，通過FRET 機(jī)制，量子點(diǎn)很適合用作光學(xué)傳感器，它擁有很寬的吸收光譜、很高的量子產(chǎn)率和較長(zhǎng)的熒光壽命[2]。

在20 世紀(jì)70 年代，人們發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)之初，對(duì)于量子點(diǎn)的應(yīng)用僅局限在光電材料和微電子領(lǐng)域。1998年，Alivisatos 等[3]和 Nie 等[4]分別攻克了以量子點(diǎn)作為生物探針與生物之間相容性問題的難關(guān)，使量子點(diǎn)作為熒光探針標(biāo)記生物大分子的分析成為現(xiàn)實(shí)，首次實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)用于生物分析。半導(dǎo)體量子點(diǎn)能通過不同的方法從元素周期表II-VI 族或者III-V 族的分子制得。近幾年也出現(xiàn)了另一種利用碳材料制得的碳量子點(diǎn)，在分子傳感中也得到較好的應(yīng)用。量子點(diǎn)的中心一般由重金屬合成，用得較多的是鎘，但是對(duì)環(huán)境和人體不利。于是有很多報(bào)道在細(xì)胞和老鼠活體內(nèi)研究不同量子點(diǎn)的毒性。結(jié)果表明，如果用無毒的殼包裹核心，可以有效減少鎘的泄露，進(jìn)而減少潛在的毒性。例如，Kuzyniak 等[5]在活細(xì)胞中加入CdSe 量子點(diǎn)，以細(xì)胞質(zhì)酶的釋放作為毒性指標(biāo)，結(jié)果表明，給量子點(diǎn)加上谷胱甘肽（glutathione，GSH）配基，然后用無毒的 ZnS 包覆，形成GSH-CdSe/ZnS 納米顆粒，能夠顯著降低量子點(diǎn)對(duì)于活細(xì)胞的毒性。這就此打開了量子點(diǎn)的應(yīng)用大門，其中包括農(nóng)殘的檢測(cè)。近幾年，具有獨(dú)特?zé)晒馓匦缘牧孔狱c(diǎn)在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物分子相互作用等研究領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，并迅速成為國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)。研究表明量子點(diǎn)傳感器能夠檢測(cè)出遠(yuǎn)低于最高殘留限量的農(nóng)藥殘留量。本文主要闡述了近年來量子點(diǎn)光學(xué)傳感器在檢測(cè)食品和水中農(nóng)藥殘留的應(yīng)用，并且討論了量子點(diǎn)表面修飾的不同方法及其對(duì)應(yīng)的選擇性檢測(cè)分析物，說明了各方法的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。

1 量子點(diǎn)的表面修飾及其在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料一般是由金屬有機(jī)合成，其中的量子點(diǎn)顆粒表面通常會(huì)被一些有機(jī)配體包覆，配體中的功能性基團(tuán)會(huì)使量子點(diǎn)改性，可以用作目標(biāo)分析物的識(shí)別位點(diǎn)，促進(jìn)量子點(diǎn)與不同受體的結(jié)合，提高目的分析物的選擇性，使之即使在有其它農(nóng)藥殘留存在的情況下，也可以選擇性檢測(cè)出目標(biāo)分析物，達(dá)到理想的應(yīng)用[6]。這些受體包括酶、抗體、核酸、超分子、分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymers，MIPs）等。

1.1 混合的量子點(diǎn)材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

將原子（一般是過渡金屬，如Mn2+）結(jié)合到量子點(diǎn)晶格結(jié)構(gòu)中，可以使其形成期望的特性?；旌系牧孔狱c(diǎn)不僅保留了量子點(diǎn)原有的特性，還可能會(huì)增加其發(fā)光壽命，減少細(xì)胞毒性[7]。如：將Mn2+混合到CuInS/ZnS量子點(diǎn)中，與不混合（發(fā)光壽命401 ns）相比，可以顯著延長(zhǎng)激發(fā)態(tài)的壽命（3.78 ms）[8]。很多研究報(bào)道將ZnS：Mn2+量子點(diǎn)作為熒光傳感器，來檢測(cè)農(nóng)藥殘留，如：五氯苯酚[9-10]、苯腈菊酯[11]和啶蟲脒[12]?；旌系牧孔狱c(diǎn)材料一般會(huì)攜帶一個(gè)識(shí)別分子，如核酸適配體[12]、酶[13]或者M(jìn)IPs[14-16]等，來提高對(duì)目標(biāo)農(nóng)殘的選擇性。

1.2 SiO2納米顆粒修飾的量子點(diǎn)材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

將功能性量子點(diǎn)插入SiO2納米顆粒，可以作為熒光傳感器來檢測(cè)水中各種農(nóng)藥，如：λ-三氟氯氰菊酯、滅多威、草甘膦和甲基對(duì)硫磷[17-20]。制備QD-Si 納米顆粒的方法有很多，其中反相微乳液是最常用的方法，量子點(diǎn)和SiO2可以在反相微乳液中通過共縮合作用直接形成QD-Si 納米顆粒[21]。根據(jù)不同用途，其表面也可以被合適的配體或者受體分子修飾。

將量子點(diǎn)包覆在SiO2顆粒里面，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以提高其化學(xué)穩(wěn)定性，還可以降低量子點(diǎn)的潛在毒害性；并且可以在不影響量子點(diǎn)本身特性的情況下減少熒光漂白現(xiàn)象[22]；（2）SiO2來源廣泛，為制備低成本傳感器提供了可能；（3）SiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，光學(xué)透明，很適合在不同的介質(zhì)中用作熒光傳感材料[23]；（4）SiO2材料表面還可以進(jìn)行不同受體的修飾，如：杯（n）芳烴[17-19]、MIPs[18-24]或者石墨烯材料[25]等，以提高對(duì)目標(biāo)農(nóng)藥分析的選擇性。

1.3 以大環(huán)或超大分子作為修飾主體的量子點(diǎn)材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

大環(huán)分子擁有適宜的空洞空間，可以通過客-主反應(yīng)與量子點(diǎn)材料結(jié)合，作為農(nóng)藥檢測(cè)的識(shí)別分子。如，杯（n）芳烴大分子擁有疏水的空洞，可以作為目標(biāo)農(nóng)藥的識(shí)別分子，通過不同大小的杯（n）芳烴，就可以完成對(duì)不同目標(biāo)分析物的選擇。Li H 等[19]將嵌有CdTe量子點(diǎn)的SiO2納米顆粒包覆在杯（4）芳烴下來用作農(nóng)藥檢測(cè)，當(dāng)滅多威濃度增加時(shí)，熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，檢測(cè)限度最低可以到80 nmol/L。該探針在其它農(nóng)藥的檢測(cè)中也顯示較好的選擇性，如：甲基對(duì)硫磷、螨胺磷、水胺硫磷和啶蟲脒。用磺化杯（4）芳烴修飾CdTe 量子點(diǎn)，可以將螨胺磷和啶蟲脒的檢測(cè)限度分別降到12 nmol/L和34 nmol/L，并且磺化杯（4）芳烴對(duì)啶蟲脒的選擇性高于其它農(nóng)藥[26]。Li 等[17]利用杯（6）芳烴制備了一個(gè)熒光傳感器用作草甘膦的檢測(cè)，其中的量子點(diǎn)材料是SiO2包覆的CdTe，這個(gè)探針可以在其它農(nóng)藥存在的時(shí)候選擇性檢出草甘膦，并且檢測(cè)限度低至0.072 5 nmol/L，這比傳統(tǒng)的高效液相色譜和質(zhì)譜技術(shù)還要靈敏。

雖然這個(gè)修飾方法有很大的發(fā)展?jié)摿?，但是超分子?huì)受很多因素影響，包括結(jié)合機(jī)制、介質(zhì)pH 值、空間電子效應(yīng)和別構(gòu)效應(yīng)。因此此類探針的重復(fù)性會(huì)受到限制，很難建立標(biāo)準(zhǔn)化的方法。

1.4 MIPs修飾的量子點(diǎn)材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

MIPs 可以作為受體或識(shí)別分子來修飾量子點(diǎn)傳感器，MIPs 是以目標(biāo)分子為模板，使單體之間發(fā)生聚合反應(yīng)，隨后再將印跡分子從聚合物中洗脫或解離出來而形成的，這種合成材料可以作為特定分子的受體。MIPs 成本低，機(jī)械性能和化學(xué)性能都很穩(wěn)定，而且可以重復(fù)利用。目前有很多將MIPs 修飾的量子點(diǎn)用作熒光傳感器，來特異性檢測(cè)各種農(nóng)藥殘留[27]。

通過改變量子點(diǎn)表面的MIPs，即使使用同一種量子點(diǎn)材料作為信號(hào)傳感器，也可以完成對(duì)不同農(nóng)殘的選擇性檢測(cè)。如，用MIPs 包覆混合Mn2+的ZnS 量子點(diǎn)，可以選擇性檢測(cè)苯氰菊酯[11]，這個(gè)選擇性取決于模板的大小、形狀和功能特性，在水中的檢測(cè)限度可以低至9.0 nmol/L。然而，使用同樣的量子點(diǎn)，只是簡(jiǎn)單地調(diào)整合成MIPs 的模板，就可以制備成其它傳感器。如：選擇性檢測(cè)水中的煙嘧磺隆到1.1 nmol/L 水平[16]，以及水中的毒死蜱到17 nmol/L 水平[14]。MIPs 也可作為嵌入量子點(diǎn)的SiO2納米顆粒農(nóng)藥傳感器的功能性外膜，Li 等[18]將 CdSe 量子點(diǎn)嵌入 SiO2中，再用 MIPs修飾，就可以選擇性檢測(cè)水中的λ-三氟氯氰菊酯，能量在CdSe、SiO2和MIP 納米顆粒之間轉(zhuǎn)換，而農(nóng)藥會(huì)使熒光猝滅，最終可以達(dá)到檢測(cè)限度為80.03 nmol/L。將嵌入 CdTe 的 SiO2納米顆粒用 MIPs 修飾形成CdTe-SiO2-MIP 復(fù)合物，可以選擇性檢出水果和蔬菜中的溴氰菊酯，檢測(cè)限度為 0.16 μg/mL[24]。Wei 等[28]用十八烷基-對(duì)乙烯芐基-二甲基氯化銨（octadecyl-4-vinylbenzyl-dimethyl-ammonium chloride，OVDAC）使CdTe 量子點(diǎn)功能化，再以MIPs 修飾，形成MIP-OVDAC-CdTe 復(fù)合傳感器，表面活性劑的乙烯基末端可以引導(dǎo)聚合物有選擇地接觸CdTe 量子點(diǎn)，這個(gè)傳感器可以檢測(cè)λ-三氟氯氰菊酯至0.03 μmol/L，并且這個(gè)探針的熒光強(qiáng)度不會(huì)受陰、陽離子存在的干擾，可以在類似物擬除蟲菊酯存在的情況下特異性檢測(cè)出λ-三氟氯氰菊酯。Yang 等[10]進(jìn)一步用Fe3O4納米顆粒來修飾MIPs，使MIPs 產(chǎn)生超順磁性，從而可以運(yùn)用外部磁場(chǎng)使各顆粒容易分離，該傳感器檢測(cè)五氯苯酚限度為 0.5 μmol/L，而 Wang 等[9]在同樣條件下，不加 Fe3O4納米顆粒修飾，檢測(cè)五氯苯酚限度為86 nmol/L。運(yùn)載有MIPs 的Fe3O4納米顆粒能夠在其它芳香族化合物存在的情況下選擇性吸附五氯苯酚，而且當(dāng)應(yīng)用于實(shí)際樣品時(shí)，回收率可以高達(dá)97%以上。

雖然基于MIPs 的傳感器有很多成功應(yīng)用的例子，但在制備MIPs 探針時(shí)還存在很多挑戰(zhàn)，最主要的難點(diǎn)就是印跡分子從聚合物中的提取，這是一個(gè)很漫長(zhǎng)的過程，需要很多溶劑，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致聚合物腔體變形，克服這個(gè)困難是此類探針未來標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化的關(guān)鍵所在。

1.5 酶修飾的量子點(diǎn)生物傳感器在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

生物傳感器就是由一個(gè)信號(hào)傳感器（如：量子點(diǎn)或其它熒光基團(tuán)）連接一個(gè)生物識(shí)別分子（如：酶、細(xì)胞、抗體或DNA）形成的探針[29]。目前，量子點(diǎn)-酶生物傳感器用于農(nóng)藥檢測(cè)已成為研究熱點(diǎn)，特別是對(duì)于有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)[30-31]。酶由于其高度的特異性，可以作為量子點(diǎn)生物傳感器很好的識(shí)別分子。

最常用作探針的酶是乙酰膽堿酯酶（acetylcholinesterase，AChE），它水解硫代乙酰膽堿和乙酰膽堿生成硫代膽堿和膽堿，如果這個(gè)傳感器還存在膽堿氧化酶，那么硫代膽堿和膽堿會(huì)被進(jìn)一步氧化為H2O2，這會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度猝滅[32]。痕量的有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類的農(nóng)藥會(huì)抑制膽堿氧化酶活性，這就會(huì)使量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。酶特異性識(shí)別農(nóng)藥分子的能力使得量子點(diǎn)傳感器迅速發(fā)展，像前文所述的傳感器一樣，基于酶的傳感器也能夠和其它支撐結(jié)構(gòu)如：石墨烯[33]，多層碳納米管[34]等共價(jià)結(jié)合來提高其靈敏度，結(jié)構(gòu)類似的農(nóng)藥如：甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷等用這種類型的傳感器可以成功地被識(shí)別。將SiO2包覆的量子點(diǎn)與乙酰膽堿酯酶和膽堿氧化酶（choline oxidase，ChOx）制備成一個(gè)生物感受器，可用來檢測(cè)食品中的西維因、對(duì)硫磷、二嗪農(nóng)和甲拌磷[32]。農(nóng)藥對(duì)于酶的抑制效應(yīng)與農(nóng)藥濃度的對(duì)數(shù)有一定的線性關(guān)系，與傳統(tǒng)的高效液相色譜方法相比，不但靈敏度高，還簡(jiǎn)單迅速。表1 列舉了酶或其它生物傳感器作為量子點(diǎn)熒光傳感器的識(shí)別分子在不同食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用。

表1 生物傳感器作為量子點(diǎn)熒光檢測(cè)識(shí)別分子在不同食品農(nóng)藥檢測(cè)中的應(yīng)用Table 1 Biosensors using quantum dots as recognition elements for fluorescence detection of pesticides in different media

另一種與量子點(diǎn)結(jié)合用作農(nóng)藥檢測(cè)的酶是有機(jī)磷水解酶（organophosphorus hydrolase，OPH），它可以水解多種有機(jī)磷農(nóng)藥生成無害的產(chǎn)物如對(duì)硝基苯酚和二乙基磷酸鹽。根據(jù)量子點(diǎn)的不同，這些產(chǎn)物都可以與量子點(diǎn)反應(yīng)使得熒光強(qiáng)度增強(qiáng)或猝滅，因而得以檢測(cè)農(nóng)殘。目前這種傳感器已經(jīng)用于檢測(cè)對(duì)氧磷[46-47]、甲基對(duì)硫磷[48-49]。將CdTe 量子點(diǎn)與溴化十六烷基三甲銨（cetyltrimethylammonium bromide，CATB） 和 OPH 制備成一個(gè)傳感器用于甲基對(duì)硫磷檢測(cè)，生成的對(duì)硝基苯酚由于缺失電子，通過疏水作用吸附在CTAB 鏈上，因此導(dǎo)致量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度猝滅。這個(gè)猝滅效應(yīng)在25 ng/mL～3000 ng/mL 范圍內(nèi)與甲基對(duì)硫磷有很好的線性關(guān)系，在自來水中的檢測(cè)限度可以到18 ng/mL[48]。另一篇報(bào)道[49]將CuS2量子點(diǎn)與Pb2+與OPH 制備成生物傳感器也用來檢測(cè)甲基對(duì)硫磷，Pb2+的存在會(huì)使探針的熒光強(qiáng)度猝滅，但是水解產(chǎn)物二乙基硫代磷酸會(huì)與Pb2+結(jié)合，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。

雖然生物傳感器的靈敏度和特異性很高，但是它依然存在很多問題阻礙它的發(fā)展和大規(guī)模生產(chǎn)。首先，這些生物識(shí)別分子穩(wěn)定性很差，易受環(huán)境因素影響（溫度和pH 值）其次。這些生物分子的生產(chǎn)、分離和純化過程復(fù)雜、繁瑣、耗時(shí)，并且成本高。另外，農(nóng)藥對(duì)于這些酶的抑制作用是不可逆的，使得此類傳感器不可重復(fù)利用。

1.6 碳量子點(diǎn)在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

碳量子點(diǎn)是一類熒光納米顆粒，包括石墨烯量子點(diǎn)、聚合物量子點(diǎn)和碳納米點(diǎn)，在熒光傳感方面有很多應(yīng)用。與半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比，碳量子點(diǎn)擁有獨(dú)特的熒光特性、低毒性和很好的生物相容性[54]。碳量子點(diǎn)是一種較新的材料，也有很多報(bào)道其在農(nóng)藥檢測(cè)方面的應(yīng)用。將石墨烯量子點(diǎn)與AChE 結(jié)合，用于對(duì)氧磷的檢測(cè)，檢測(cè)限度可降到0.2 nmol/L[33]。Liu 等[55]將石墨烯量子點(diǎn)與CdS 量子點(diǎn)連接，形成納米晶體，用來檢測(cè)水中的五氯苯酚，其中石墨烯量子點(diǎn)用作信號(hào)放大材料，因此檢測(cè)限度可以達(dá)到很低（3 pg/mL）。近年來，碳量子點(diǎn)也用于甲基對(duì)硫磷[56]、樂果、敵敵畏和西維因[43]的低限度檢測(cè)。像其他類型的量子點(diǎn)，碳量子點(diǎn)也可用酶或MIPs 修飾來提高對(duì)目標(biāo)農(nóng)藥的選擇性。與半導(dǎo)體量子點(diǎn)比較，碳量子點(diǎn)的最大缺點(diǎn)在于它的量子產(chǎn)率很低，目前已有報(bào)道表明可以添加氮或硫原子來提高碳量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率[43]。

1.7 量子點(diǎn)薄膜在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

前文所述的大多數(shù)傳感系統(tǒng)是基于溶液的探針，雖然有很好的應(yīng)用效果，但還是存在很多缺陷。首先，分析物不能從溶液中回收，這就意味著溶液傳感器只能使用一次，這會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，而且會(huì)增加常規(guī)應(yīng)用的成本。其次，這些溶液會(huì)隨著時(shí)間降解而變得不穩(wěn)定，所以很難處理或保存。因此，會(huì)給便攜式的傳感設(shè)備設(shè)計(jì)帶來困難。一個(gè)可能的解決方法就是把量子點(diǎn)傳感器整合在固體材料上形成薄膜，相比溶液探針，量子點(diǎn)薄膜擁有更好的穩(wěn)定性和可攜帶性，形狀和大小可調(diào)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，在氣體或液體傳感中擁有更廣泛的應(yīng)用[57]。很多材料可以用來形成量子點(diǎn)膜，如：硅樹脂，聚二甲硅氧烷和玻璃。有很多報(bào)道應(yīng)用量子點(diǎn)薄膜來檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥，Zheng 等[36]用AChE 和ChOx 作為信號(hào)分子，CdTe 量子點(diǎn)作為傳感器，設(shè)計(jì)制備CdTe/ChOx/AChE 多分子層薄膜，這個(gè)薄膜通過抑制酶活性，從而使量子點(diǎn)熒光猝滅，可以檢測(cè)蘋果中的對(duì)氧磷、敵敵畏和對(duì)硫磷。

雖然量子點(diǎn)薄膜有較好的應(yīng)用效果，但是將生物識(shí)別分子整合到薄膜上還比較困難，無法保證它們的穩(wěn)定性，所以給設(shè)計(jì)可重復(fù)利用設(shè)備帶來困難。未來可以考慮用合成受體（如MIPs）以克服生物分子帶來的困難。

2 量子點(diǎn)熒光傳感器在農(nóng)藥殘留檢測(cè)應(yīng)用中的問題

很多熒光傳感器主要集中在有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)上，因?yàn)榇祟愞r(nóng)藥能夠抑制傳感器上的酶的活性，而很少有研究有機(jī)氯農(nóng)藥的檢測(cè)，如：莠去津和特丁津，它們?cè)谵r(nóng)業(yè)中也使用得很廣泛。這兩種農(nóng)藥是水中新出現(xiàn)的兩種污染物，因此今后也需研究基于量子點(diǎn)的熒光傳感器把這兩種農(nóng)藥作為目標(biāo)分析物，還有就是草甘膦這種化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的農(nóng)藥也需更多地作為目標(biāo)分析物研究。

核苷酸適配子在生物傳感器中是一種較為新興的應(yīng)用，未來很可能會(huì)成為生物傳感器的研究熱點(diǎn)，然而，對(duì)于特定的目標(biāo)分析物，很難找到合適的適配子，這在未來的研究中需要解決。另外，基于適配子的探針穩(wěn)定性也需提高，使得它們?nèi)菀妆４妗?/p>

雖然以鎘為量子點(diǎn)的傳感器有很好的光學(xué)性質(zhì)，但是未來還是應(yīng)該探尋低毒的量子點(diǎn)材料，碳量子點(diǎn)的興起是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。MIPs 作為合成受體在量子點(diǎn)傳感器中有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它的合成技術(shù)以及印跡分子的洗脫技術(shù)還需要提高。未來可以和固體支撐材料或薄膜合并制備穩(wěn)定的傳感器設(shè)備。

由于綠色化學(xué)原則和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，制備可重復(fù)利用的傳感器設(shè)備必將成為未來的研究熱點(diǎn)。如今的溶液探針只能使用一次，會(huì)導(dǎo)致潛在的毒害浪費(fèi)。將量子點(diǎn)納米顆粒固定在固體材料表面，制備的可重復(fù)利用的傳感器需要盡快標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化。

3 小結(jié)

相比傳統(tǒng)檢測(cè)方法，基于量子點(diǎn)的熒光傳感器在農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面更卓越。近年來，很多研究致力于該方法的改進(jìn)，如添加酶、MIPs 或者是特殊的超分子來作為識(shí)別分子，使其對(duì)特定分析物有一定的選擇性。雖然這些傳感器很容易制備，有很好的分析特性，而且高效，但還是存在很多問題需要克服，以便該傳感器將來的標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化應(yīng)用。如，酶修飾的量子點(diǎn)傳感器，其中的酶反應(yīng)受溫度和pH 值影響較大；MIPs 修飾的量子點(diǎn)傳感器，其聚合物不規(guī)則，模板分子可能無法洗脫而導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)分子的吸附能力差；超分子修飾的量子點(diǎn)傳感器，很容易與腔體發(fā)生反應(yīng)。因此，在農(nóng)藥殘留檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中，還需要進(jìn)一步研究，提高基于量子點(diǎn)的熒光傳感器的穩(wěn)健性和選擇性，那時(shí)，載體干擾是需要克服的主要困難。