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Fluorescent molecularly imprinted polymer particles for glyphosate detection using phase transfer agents

  • In this work, molecular imprinting was combined with direct fluorescence detection of the pesticide Glyphosate (GPS). Firstly, the solubility of highly polar GPS in organic solvents was improved by using lipophilic tetrabutylammonium (TBA+) and tetrahexylammonium (THA+) counterions. Secondly, to achieve fluorescence detection, a fluorescent crosslinker containing urea-binding motifs was used as a probe for GPS-TBA and GPS-THA salts in chloroform, generating stable complexes through hydrogen bond formation. The GPS/fluorescent dye complexes were imprinted into 2–3 nm fluorescent molecularly imprinted polymer (MIP) shells on the surface of sub-micron silica particles using chloroform as porogen. Thus, the MIP binding behavior could be easily evaluated by fluorescence titrations in suspension to monitor the spectral changes upon addition of the GPS analytes. While MIPs prepared with GPS-TBA and GPS-THA both displayed satisfactory imprinting following titration with the correspondingIn this work, molecular imprinting was combined with direct fluorescence detection of the pesticide Glyphosate (GPS). Firstly, the solubility of highly polar GPS in organic solvents was improved by using lipophilic tetrabutylammonium (TBA+) and tetrahexylammonium (THA+) counterions. Secondly, to achieve fluorescence detection, a fluorescent crosslinker containing urea-binding motifs was used as a probe for GPS-TBA and GPS-THA salts in chloroform, generating stable complexes through hydrogen bond formation. The GPS/fluorescent dye complexes were imprinted into 2–3 nm fluorescent molecularly imprinted polymer (MIP) shells on the surface of sub-micron silica particles using chloroform as porogen. Thus, the MIP binding behavior could be easily evaluated by fluorescence titrations in suspension to monitor the spectral changes upon addition of the GPS analytes. While MIPs prepared with GPS-TBA and GPS-THA both displayed satisfactory imprinting following titration with the corresponding analytes in chloroform, GPS-THA MIPs displayed better selectivity against competing molecules. Moreover, the THA+ counterion was found to be a more powerful phase transfer agent than TBA+ in a biphasic assay, enabling the direct fluorescence detection and quantification of GPS in water. A limit of detection of 1.45 μM and a linear range of 5–55 μM were obtained, which match well with WHO guidelines for the acceptable daily intake of GPS in water (5.32 μM).zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Martha Wamaitha KimaniORCiD, Evgeniia Kislenko, Kornelia GawlitzaORCiD, Knut RurackORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Scientific reports
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.9 Chemische und optische Sensorik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Macmillan Publishers Limited
Verlagsort:London
Jahrgang/Band:12
Ausgabe/Heft:1
Aufsatznummer:14151
Erste Seite:1
Letzte Seite:15
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Core-shell particles; Fluorescent sensors; Glyphosate; Molecular imprinting
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1038/s41598-022-16825-9
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-555281
ISSN:2045-2322
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:23.08.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:02.09.2022
Paper des Monats:Ja
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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