CdSe/ZnS-COOH@3-APBA — fluoressensiya chiqaruvchi CdSe/ZnS yadro–qobiq kvant nuqtalari yuzasiga 3-aminofenilboron kislotasini kovalent bog‘lash orqali hosil qilingan va γ-geksaxlorosiklogeksanni (γ-HCH, lindan) fluoressensiyaning kamayishi orqali aniqlaydigan nanomaterial sensordir. Tadqiqotda sensor tuzilishi TEM/HRTEM, UV–vis, FTIR va XPS yordamida tasdiqlangan; γ-HCH bilan tanib olish mexanizmi ¹¹B NMR, XPS, vaqt bo‘yicha ajratilgan fluoressensiya, UV–vis va zichlik funksionali nazariyasi hisoblari yordamida o‘rganilgan. Optimallashtirilgan sharoitlarda fluoressensiya so‘nishi γ-HCH konsentratsiyasi bilan 10–140 nM oralig‘ida chiziqli bog‘lanish ko‘rsatgan, kalibrlash modeli \(y=0.00295x+0.0153\) va \(R^2=0.9953\) sifatida olingan, aniqlash chegarasi 2.62 nM deb hisoblangan.

Manbaning mexanizm talqiniga ko‘ra, γ-HCH 3-APBA ning bor markazlari bilan B–Cl xususiyatli molekulalararo o‘zaro ta’sir hosil qilib, fluoressensiya bermaydigan ground-state association complex ni vujudga keltiradi. γ-HCH qo‘shilgandan keyin fluoressensiya umrining sezilarli qisqarmasligi, aksincha asosiy holat yutilish profilining o‘zgarishi so‘nish asosan statik fluoressensiya so‘nishi ko‘rinishida sodir bo‘lishi haqidagi talqinni qo‘llab-quvvatlaydi. Dinamik to‘qnashuv orqali so‘nish manba tomonidan istisno qilingan; PET, FRET va inner-filter-effect yo‘llari ham asosiy mexanizm emas degan xulosaga kelingan.

Tadqiqotning selektivlik tajribalarida γ-HCH α-HCH, β-HCH va δ-HCH izomerlaridan, shuningdek DDT, chlordane, aldrin, gumus kislotasi, glyukoza, saxaroza va turli ionlardan yaqqol farqlangan. DFT bo‘limida γ-HCH–probe o‘zaro ta’siri uchun B–Cl masofasi 2.270 Å, adsorption-energy magnitude 1.165 eV va γ-HCH dan probe ga sof 0.165 e zaryad ko‘chishi qayd etilgan.

Haqiqiy matritsa qo‘llanilishida daryo suvi, olma sharbati va sabzavot sharbati ishlatilgan. Biroq bular tabiiy ravishda musbat chiqqan dala namunalari emas, ma’lum miqdorda γ-HCH qo‘shib spike qilingan namunalardir. 20, 60 va 140 nM qo‘shish darajalarida recovery %98.80–101.60, nisbiy standart og‘ishlar esa %0.35–0.92 oralig‘ida bo‘lgan. Parallel GC–MS tekshiruvida ikki usul o‘rtasidagi nisbiy farq %3 dan past qolgan.

Bu sensor muhim xavfsizlik chekloviga ham ega: CdSe yadrosi kadmiy saqlaydi. Manba pH 6 va qisqa muddatli o‘lchash sharoitida ZnS qobig‘i Cd²⁺ sizib chiqishini kuchli cheklashini ta’kidlasa-da, kadmiy saqlovchi quantum-dot chiqindisi xavfli laboratoriya chiqindisi sifatida to‘planishi kerakligini va atrof-muhitga tashlansa ikkilamchi og‘ir metall ifloslanishini keltirib chiqarishi mumkinligini aniq qayd etadi.

Ushbu Tadqiqotdagi CdSe/ZnS Kvant Nuqtasi Nima?

CdSe/ZnS kvant nuqtasi — CdSe yarimo‘tkazgich yadrosi ZnS qobiq bilan o‘ralgan nanometr o‘lchamdagi yadro–qobiq fluoressent material; ushbu tadqiqotda CdSe yadrosi 520 nm atrofidagi yashil fluoressensiya manbai bo‘lsa, ZnS qobiq sirt nuqsonlarini passivlashtirib, optik barqarorlik va strukturaviy yaxlitlikni qo‘llab-quvvatlovchi himoya tashqi qatlam sifatida ishlatiladi.

“Kvant nuqtasi” atamasi bu yerda kvant kompyuteri, qubit yoki quantum algorithm degani emas. Manba CdSe yadrosining optik xatti-harakatini quantum confinement effect bilan bog‘laydi. Nanometr miqyosida semiconductor ichidagi elektron–kovak holatlarining energiya tuzilishi bulk materialdan farq qiladi va aniq excitonic absorption hamda fluorescence emission xususiyatlari paydo bo‘ladi.

Tadqiqotda ishlatilgan carboxyl-functionalized CdSe/ZnS quantum dots uchun TEM tahlili:

\[ d_{\mathrm{QD}}=8.04\pm1.56\ \mathrm{nm} \]

o‘rtacha zarracha diametrini bergan.

Asosiy o‘lcham taqsimoti:

\[ 7-10\ \mathrm{nm} \]

oralig‘idadir.

HRTEM lattice fringes uchun CdSe yadrosida:

\[ 0.342\ \mathrm{nm} \quad\text{ve}\quad 0.340\ \mathrm{nm} \]

qiymatlar zinc-blende CdSe (111) tekisligiga; ZnS qobig‘ida:

\[ 0.310\ \mathrm{nm} \quad\text{ve}\quad 0.311\ \mathrm{nm} \]

qiymatlar ZnS (111) tekisligiga tegishli deb belgilangan.

3-APBA bilan sirt modifikatsiyasidan keyin o‘rtacha zarracha o‘lchami, lattice spacing va yadro–qobiq interfeysining asosiy xususiyatlari katta darajada saqlangan. Bu kuzatuv modifikatsiya jarayoni kvant nuqtasining ichki kristall tuzilishini qayta yaratishdan ko‘ra, asosan tashqi sirt kimyosini o‘zgartirishini qo‘llab-quvvatlaydi.

3-APBA qo‘shilgandan keyin fluorescence quantum yield %43.6 dan %38.2 ga va fluorescence intensity 859 a.u. dan 780 a.u. ga kamaygan. Bunga qarama-qarshi ravishda emission maximum 520 nm da qolgan. Manba bu xatti-harakatni surface modification tufayli hosil bo‘lgan qo‘shimcha sirt nuqsonlari non-radiative recombination ni biroz oshirishi bilan bog‘laydi.

Stokes shift absorption va emission maksimumlarining to‘lqin uzunligi farqidir. Manbadagi:

\[ 520\ \mathrm{nm}-360\ \mathrm{nm}=160\ \mathrm{nm} \]

farqi excitation nuri bilan fluorescence signal ning spektral jihatdan ajralishiga yordam beradigan keng Stokes shift dir.

3-APBA ning kvant nuqtasiga bog‘langani qanday tasdiqlandi?

Sirt modifikatsiyasi bitta xarakterizatsiya usuliga asoslanmagan. UV–vis, FTIR va ayniqsa XPS birgalikda qo‘llanilgan.

UV–vis spektrida pristine quantum dots ning 360 nm excitonic peak i modifikatsiyadan keyin o‘z joyida qolgan, 3-APBA ning aromatic structure i bilan bog‘liq yangi:

\[ 235\ \mathrm{nm} \quad\text{ve}\quad 300\ \mathrm{nm} \]

absorption bands paydo bo‘lgan.

FTIR da:

• 3000–3600 cm⁻¹: O–H/N–H sohasi,
• 1600–1650 cm⁻¹: C=O stretching,
• 1340–1360 cm⁻¹: 3-APBA boronic-acid guruhiga tegishli yangi B–O bandi,
• taxminan 600 cm⁻¹: Zn–O sirt oksidlanish signali

kuzatilgan.

Manba FTIR ning o‘zi yetarlicha batafsil emasligini ham aniq ko‘rsatadi. Organik bandlar zaif va qisman ustma-ust tushgani sabab XPS orqali qo‘shimcha kimyoviy dalil olingan.

Pristine quantum dots XPS survey da Zn, Cd, S, C va O signallarini bergan, modifikatsiyalangan quantum dots da esa yangi:

\[ N\,1s=9.60\% \]

va:

\[ B\,1s=8.35\% \]

signallar kuzatilgan.

B 1s spectrum:

• 190.39 eV: B–OH,
• 192.64 eV: B–O–C

komponentlariga ajratilgan.

N 1s spectrum dagi:

\[ 400.49\ \mathrm{eV} \]

atrofidagi N–C=O component, manba talqiniga ko‘ra, carboxyl group va amino group o‘rtasida hosil bo‘lgan amide bond ning bevosita kimyoviy ko‘rsatkichlaridan biridir.

Shunday qilib, tadqiqotchilar 3-APBA quantum-dot yuzasiga oddiy fizik adsorption orqali emas, EDC/NHS-mediated covalent amide coupling orqali bog‘langan degan xulosaga kelgan.

Turn-Off Fluoressensiya Sensori Qanday Ishlaydi?

Turn-off fluoressensiya sensorida analit bo‘lmaganda quantum-dot probe kuchli fluoressensiya beradi; γ-HCH probe sirtidagi 3-APBA tanib olish joylari bilan bog‘langanda fluoressensiya bermaydigan ground-state complexes hosil bo‘ladi va γ-HCH konsentratsiyasi oshgani sari 520 nm dagi fluorescence intensity kamayadi.

Nazorat tajribalari nega muhim?

γ-HCH ning faqat quantum dot ga qo‘shilishi sezilarli fluorescence quenching hosil qilmagan. Bu natija γ-HCH ning yalang‘och CdSe/ZnS-COOH yuzasini bevosita so‘ndirishi asosiy mexanizm emasligini ko‘rsatadi.

Tadqiqotchilar, shuningdek, boronic-acid group saqlamaydigan to‘rtta aromatic ligand dan foydalangan:

• aniline,
• benzoic acid,
• 4-mercaptobenzoic acid,
• phenylalanine.

Ushbu ligands bilan tayyorlangan control quantum-dot systems ga γ-HCH qo‘shilganda sezilarli quenching kuzatilmagan. CdSe/ZnS-COOH@3-APBA tizimi esa aniq javob bergan.

Ushbu nazorat seriyasi sensing response faqat aromatic ring, carboxyl, amino yoki thiol group mavjudligi bilan bog‘liq emasligini va boronic-acid-containing recognition environment muhim ekanini qo‘llab-quvvatlaydi.

Manbada maksimal fluorescence-quenching efficiency taxminan:

\[ 50\% \]

darajaga yetgani qayd etilgan.

Fluoressensiyaning butunlay nolga tushmasligini manba:

• cheklangan effective binding-site soni,
• steric hindrance,
• molecular conformation,
• molecular dipole properties

bilan bog‘laydi.

γ-HCH Boshqa HCH Izomerlaridan Nega Kuchliroq Taniladi?

Manba talqiniga ko‘ra γ-HCH ning boshqa HCH izomerlaridan farqli fazoviy konformatsiyasi, dipol momenti va chlorine atrofidagi electrostatic-potential taqsimoti 3-APBA dagi bor markazlari bilan qulayroq B–Cl o‘zaro ta’sirini hosil qiladi va shu sabab probe da kuchliroq association yuzaga keladi.

HCH oilasida kimyoviy formula bir xil bo‘lsa-da, chlorine atoms ning cyclohexane ring dagi fazoviy joylashuvi o‘zgaradi. Bu holat:

• molecular symmetry,
• chair / twist-boat conformation muvozanati,
• dipole moment,
• electronic polarizability,
• surface binding geometry

kabi xususiyatlarni o‘zgartirishi mumkin.

Manba:

• β-HCH uchun yuqori simmetriyali all-equatorial chair va 0 D dipol momenti,
• α-HCH uchun chair/twist-boat coexistence,
• δ-HCH uchun distorted-chair tuzilma,
• γ-HCH uchun ustun twist-boat character va 2.65 D o‘lchangan dipol momenti

qayd etiladi.

γ-HCH uchun manbada yana:

\[ \text{molar Kerr constant}=-37.6\times10^{-12} \]

qiymati berilgan; asosiy matnda bu sonning birligi alohida ko‘rsatilmagan.

DFT adsorption-energy taqqoslashida γ-HCH to‘rtta HCH izomeri orasida eng kuchli interaction ni ko‘rsatgani qayd etilgan. Qolgan uch izomer uchun raqamli adsorption-energy qiymatlari asosiy maqola matnida berilmagan va Supplementary Table S4 ga qoldirilgan. Shu sabab bu yerda manbada ko‘rinmaydigan sonlar yaratilmaydi.

Fluoressensiya So‘nishining Statik Ekanligi Qanday Ko‘rsatildi?

Statik so‘nish talqini γ-HCH qo‘shilganda fluorescence intensity kuchli kamayishi, fluorescence lifetime komponentlarining esa deyarli o‘zgarmasligi, shu bilan birga ground-state UV–vis absorption profilining o‘zgarishi va NMR/XPS/DFT tahlillari γ-HCH bilan 3-APBA o‘rtasida barqaror ground-state association ni ko‘rsatishiga asoslangan birlashgan dalillar zanjiriga tayanadi.

¹¹B NMR nima ko‘rsatdi?

Free 3-APBA va quantum-dot yuzasiga bog‘langan 3-APBA o‘xshash boron resonance profile ko‘rsatgan, γ-HCH qo‘shilganda esa asosiy boron peak yanada katta upfield shift ko‘rsatgan va low-field shoulder o‘zgargan.

Manba buni chlorine atoms bilan boron center o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir bor atomining local chemical environment ini o‘zgartirganining belgisi sifatida talqin qiladi.

XPS nima ko‘rsatdi?

γ-HCH bilan incubation dan keyin XPS survey spectrum da chlorine signal kuzatilgan.

B 1s spectrum pastroq binding-energy tomonga siljigan; 190.39 eV B–OH va 192.64 eV B–O–C components ning nisbiy ulushlari o‘zgargan.

Manba talqiniga ko‘ra B–Cl interaction bor markazining electron density sini o‘zgartiradi va B–O–C structure da qayta tashkilanishga olib keladi.

DFT nima ko‘rsatdi?

DFT-optimized adsorption configuration uchun:

\[ d_{\mathrm{B-Cl}}=2.270\ \text{Å} \]

qayd etilgan.

Mexanizm bo‘limida adsorption-energy uchun:

\[ |\Delta E|=1.165\ \mathrm{eV} \]

qiymati berilgan.

Charge-density-difference calculation uchun isosurface:

\[ 0.0002\ e/\text{Å}^{3} \]

sifatida ishlatilgan.

Bader charge analysis esa γ-HCH dan probe ga:

\[ 0.165\ e \]

sof charge transfer qayd etadi.

Normalized PDOS curves da B va Cl orbital xususiyatlarining:

\[ 0-2\ \mathrm{eV} \]

conduction-band oralig‘ida sezilarli darajada ustma-ust tushishi qayd etilgan.

Manba ichidagi ishora qaydi: Mexanizm bo‘limida va Figure 4C da adsorption energy magnitude 1.165 eV ko‘rinishida beriladi. O‘ziga xoslik bo‘limida esa γ-HCH uchun \(\Delta E=-1.165\) eV yoziladi. Bu ikki ko‘rinish energiya ishorasining turlicha taqdim etilishidir; Verianla ulardan birini yashirincha olib tashlab, yagona ko‘rinishga keltirmaydi.

Vaqt bo‘yicha ajratilgan fluoressensiya nima ko‘rsatdi?

\(\tau_1\) va \(\tau_2\) decay components γ-HCH qo‘shilgandan keyin faqat kichik o‘zgarishlar ko‘rsatadi. Fractional contributions ham katta darajada saqlangan.

Dynamic quenching excited-state collisions orqali sodir bo‘lganda fluorescence lifetime ning tizimli qisqarishi kutiladi. Manbada bunday sezilarli lifetime reduction kuzatilmagani uchun dynamic-quenching mechanism istisno qilingan.

Table 1 manba nomuvofiqligi: Maqoladagi Table 1 ning so‘nggi ustun sarlavhasi “Average Lifetime \(\tau_{\mathrm{avg}}\) (ns)” deb yozilgan. Biroq asosiy matn ayni 1.421 va 1.435 qiymatlarini ochiq ravishda \(\chi^2\) goodness-of-fit qiymatlari sifatida ta’riflaydi. Shu sabab 1.421 va 1.435 sonlari bu yerda o‘rtacha fluorescence lifetime sifatida qayta talqin qilinmaydi.

UV–vis statik so‘nish nuqtai nazaridan nega muhim?

γ-HCH qo‘shilgandan keyin probe ning 235 nm atrofidagi absorption profile i sezilarli o‘zgargan va o‘rtacha darajada red shift ko‘rsatgan; 300 va 360 nm sohalari esa katta darajada saqlangan.

Manba 235 nm bandidagi ushbu o‘zgarishni ground-state electronic structure ning qayta tashkilanishi va probe–γ-HCH association complex hosil bo‘lishi bilan bog‘laydi.

Ground-state absorption profile dagi o‘zgarish bilan fluorescence lifetime ning katta darajada o‘zgarmasligi birgalikda kuzatilishi static quenching talqinini qo‘llab-quvvatlovchi ikki turli kuzatuvdir.

FRET, PET va inner filter effect qanday baholandi?

Manba γ-HCH probe ning emission window ida sezilarli absorption ko‘rsatmasligini bildirib, FRET uchun zarur spectral condition yuzaga kelmaganini ta’kidlaydi.

Manba, shuningdek, PET va FRET pathways ni istisno qilish mumkin degan xulosaga keladi. PET uchun FRET dagidek alohida va yagona miqdoriy criterion berilmagan; xulosa spectroscopy va DFT evidence chain ni birgalikda talqin qilishga asoslangan.

Inner filter effect nuqtai nazaridan probe ning excitation maximum i 360 nm da. γ-HCH ning absorption i asosan 200 nm dan past qisqa to‘lqin uzunliklarida jamlangan va 360 nm da sezilarli absorption ko‘rsatmaydi. γ-HCH qo‘shilgandan keyin 360 nm absorbance sezilarli oshmagani uchun manba inner-filter-effect asosiy quenching mechanism emasligini bildiradi.

2.62 nM Aniqlash Chegarasi Qanday Hisoblandi?

Tadqiqotda limit of detection, 12 blank-buffer o‘lchovidan olingan blank-signal standard deviation \(\sigma=0.00258\) va calibration slope \(s=0.00295\) yordamida klassik \(LOD=3\sigma/s\) formulasi bilan hisoblangan va taxminan 2.62 nM deb topilgan.

Fluoressensiya so‘nish signali

Detection signal sifatida relative fluorescence quenching efficiency ishlatilgan:

\[ Q= \frac{F_0-F}{F_0}. \]

Bu yerda:

• \(Q\): relative fluorescence quenching efficiency, o‘lchovsiz,
• \(F_0\): γ-HCH bo‘lmaganda probe fluorescence intensity,
• \(F\): γ-HCH mavjud namunalardagi fluorescence intensity.

\(F\) kamaygani sari:

\[ F_0-F \]

kattalashadi va shu sabab \(Q\) oshadi.

Shu sabab sensorning “turn-off” response i fluorescence intensity kamayishini musbat quenching signal ga aylantiradi.

Kalibrlash tenglamasi

γ-HCH standard solutions:

\[ 0-180\ \mathrm{nM} \]

oralig‘ida sinovdan o‘tkazilgan.

Biroq chiziqli calibration range:

\[ 10-140\ \mathrm{nM} \]

deb belgilangan.

Regression equation:

\[ y=0.00295x+0.0153 \]

va:

\[ R^2=0.9953. \]

Bu yerda:

• \(x\): γ-HCH concentration, nM,
• \(y\): relative fluorescence quenching response,
• 0.00295: calibration slope,
• 0.0153: regression intercept,
• \(R^2\): chiziqli model kuzatilgan response variation ning qay darajasini tushuntirishini ko‘rsatuvchi determination coefficient.

140 nM dan yuqori nuqtalar o‘lchangan bo‘lishi 140–180 nM oralig‘i ham ayni chiziqli calibration model ga kiritilgan degani emas.

LOD formulasi

\[ LOD=\frac{3\sigma}{s}. \]

Manba qiymatlari:

\[ \sigma=0.00258 \]

va:

\[ s=0.00295. \]

O‘rniga qo‘yilganda:

\[ LOD= \frac{3\times0.00258}{0.00295} \approx2.62\ \mathrm{nM}. \]

\(\sigma\) qiymati 12 parallel blank-buffer measurement asosida olingan.

Manba 2.62 nM LOD tegishli national-standard maximum-residue limits qiymatlaridan pastligini bildiradi. Biroq asosiy maqola matnida ushbu me’yoriy limitlarning aniq raqamli qiymatlari va maqsad mamlakat standartining tafsilotlari berilmagani uchun Verianla bu yerda manbada yo‘q me’yoriy raqamlarni qo‘shmaydi.

Optimallashtirilgan o‘lchash sharoitlari

pH optimallashtirish nuqtai nazaridan muhim jihat shuki: pH 6 tanlovi faqat maksimal fluorescence-quenching value ni izlash emas. Manba boronic-acid chemistry, cis-diol interference va γ-HCH recognition o‘rtasida amaliy muvozanat yaratish uchun pH 6 ni optimal deb tanlaydi.

Selektivlik va anti-interference testi

Manba Figure 7 da quyidagi substances birgalikda taqqoslangan:

• γ-HCH,
• α-HCH,
• β-HCH,
• δ-HCH,
• DDT,
• chlordane (CDN),
• aldrin (ALD),
• humic acid (HA),
• glucose,
• sucrose,
• Na⁺,
• K⁺,
• Ca²⁺,
• Cl⁻,
• SO₄²⁻.

Tajribada faqat γ-HCH sezilarli fluorescence quenching hosil qilgan; boshqa tested species ancha past response bergan.

Probe qanchalik barqaror?

15 kunlik storage test da:

• 4 °C da normalized fluorescence intensity %96 dan yuqori qolgan.
• 25 °C da cheklanganroq attenuation kuzatilgan va manba buni qisqa muddatli ambient storage uchun maqbul deb baholagan.
• 37 °C da 15 kun oxirida fluorescence intensity taxminan %83 gacha kamaygan.

Continuous illumination test da:

• dastlabki 60 daqiqa davomida fluorescence intensity boshlang‘ich qiymatning %95 idan yuqori qolgan,
• 120 daqiqa oxirida taxminan %82 saqlangan.

Bu natijalar o‘lchash va qisqa muddatli storage uchun muhim bo‘lsa-da, ko‘p oylik/yillik commercial shelf-life testi emas.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

CdSe/ZnS-COOH@3-APBA Probe Qanday Tayyorlandi?

Probe carboxyl-functionalized CdSe/ZnS quantum-dot yuzasini EDC/NHS bilan faollashtirish, muhit pH ini sozlash, 3-APBA amino guruhining sirt carboxyl groups bilan amide coupling hosil qilishi va reaction dan keyin bog‘lanmagan ligandni ultrafiltration bilan olib tashlash orqali tayyorlangan.

1. 50 µL CdSe/ZnS-COOH quantum dots ishlatilgan.
2. Quantum-dot concentration: 8 µM.
3. 15.3 µL EDC, 10 mg/mL.
4. 9 µL NHS, 10 mg/mL.
5. 100 µL PBS, 10 mM, pH 6.0.
6. Activation mixture 30 daqiqa aralashtirilgan.
7. Reaction pH PBS (10 mM, pH 8.5) yordamida 8.0 ga sozlangan.
8. 3-APBA qo‘shilgan.
9. Mixture 3 soat gentle stirring ostida ushlab turilgan.
10. Unreacted 3-APBA, 30 kDa MWCO ultrafiltration membrane bilan olib tashlangan.
11. Final product 5 mL gacha suyultirilgan.

Qayta ishlab chiqarish mumkinligi qaydi: Asosiy maqolaning Section 3.4 bo‘limida ushbu bosqichda qo‘shilgan 3-APBA miqdori yoki concentration qiymati berilmagan. Shu sabab Verianla bu yetishmayotgan parametrni taxmin bilan to‘ldirmaydi.

Tajribaviy qurilmalar

γ-HCH o‘lchash protokoli

Tipik detection experiment:

• 50 µL CdSe/ZnS-COOH@3-APBA dispersion, 80 nM,
• 50 µL PBS, 10 mM, pH 6.0,
• PBS ichida 200 mM NaCl,
• γ-HCH: 10–180 nM serial concentrations

yordamida tayyorlangan.

Mixture ultrapure water bilan:

\[ 5\ \mathrm{mL} \]

final volume ga yetkazilgan va:

\[ 25^\circ\mathrm{C} \]

haroratda:

\[ 10\ \mathrm{dakika} \]

incubate qilingan.

Fluorescence spectrum:

\[ 400-600\ \mathrm{nm} \]

oralig‘ida, excitation:

\[ 360\ \mathrm{nm} \]

bilan qayd etilgan.

Barcha fluorescence measurements:

\[ n=3 \]

parallel replicates ko‘rinishida bajarilgan.

DFT hisoblari

Molecular docking dasturi bo‘yicha manba ichidagi nomuvofiqlik

Source Results/Specificity bo‘limida molecular docking:

HDOCKlite v1.1

bilan bajarilgani va vizualizatsiya uchun:

PyMOL 2.5.3

ishlatilgani yozilgan.

Bunga qarshi ravishda Experimental Section 3.3:

AutoDock Vina 1.2.3

ishlatilganini, structures ADFRsuite 1.03 bilan PDBQT ga aylantirilganini, exhaustiveness qiymati 32 ekanini va vizualizatsiya uchun:

PyMOL 2.5.2

ishlatilganini bildiradi.

Manba docking-software / PyMOL-version haqidagi ushbu ikki xil bayonni muvofiqlashtiruvchi qo‘shimcha izoh bermaydi. Shu sabab Verianla qaysi dastur “aniq to‘g‘ri” ekanini manba nomidan tanlamaydi.

Haqiqiy namunalar qanday tayyorlandi?

Water samples da suspended solids avval sedimentation, so‘ng:

\[ 0.22\ \mu\mathrm{m} \]

aqueous filter membrane bilan filtration qo‘llanib olib tashlangan.

Fruit and vegetable samples:

1. sirt contaminants tozalangan,
2. samples maydalab homogenize qilingan,
3. anhydrous ethanol bilan shaking-assisted extraction bajarilgan,
4. centrifugation qo‘llangan,
5. supernatant 0.22 µm organic-solvent-resistant membrane bilan filtrlab olingan,
6. filtrate ethanol–water mixture bilan suyultirilgan.

Spike qilingan haqiqiy matritsa natijalari

Umumiy recovery range:

\[ 98.80\%-101.60\% \]

deb qayd etilgan.

RSD qiymatlarining barchasi %5 dan, hatto Table 2 da %1 dan past qolgan.

GC–MS parallel-reference analysis uchun recovery:

\[ 99.00\%-101.75\% \]

va fluorescence method bilan GC–MS o‘rtasidagi relative error:

\[ <3\% \]

deb bildirilgan.

Talqin chegarasi: Ushbu tadqiqot haqiqiy food/water matrices dan foydalanadi, biroq validation standard-addition, ya’ni spiking yondashuvi bilan bajarilgan. Manba tabiiy environmental contamination darajasi noma’lum bo‘lgan keng dala survey ini o‘tkazmagan.

Boshqa γ-HCH usullari bilan taqqoslash

Ushbu jadval tadqiqot sensorining mutlaq eng past detection limit ga ega usul emasligini aniq ko‘rsatadi. Ayrim enzyme/electrochemical sensors pastroq LOD qayd etgan.

Mualliflar ushbu usulda ta’kidlagan afzalliklar:

• HCH isomer selectivity,
• 10 daqiqalik recognition equilibrium,
• simple fluorescence readout,
• real-matrix recovery,
• anti-interference performance,
• storage va photostability

uyg‘unligidir.

Shu sabab tadqiqot “dunyodagi eng sezgir lindane sensori” degan da’voni ilgari surmaydi.

CdSe Saqlovchi Kvant Nuqtalarida Kadmiy Xavfi Bormi?

Ha; ZnS qobig‘i qisqa muddatli pH 6 o‘lchash sharoitida CdSe yadrosini sezilarli darajada himoya qilsa-da, Cd saqlovchi quantum dots mutlaqo xavfsiz emas va manba ayniqsa acidic conditions, intracellular environments va ekologik chiqindi holatlarida Cd²⁺ ajralishi hamda og‘ir metall ifloslanishi xavfi hisobga olinishi kerakligini bildiradi.

Optimallashtirilgan sensing medium:

\[ \text{ethanol:water}=2:3 \]

va:

\[ pH=6 \]

sharoitidadir.

Manba ushbu weakly acidic condition da ethanol quantum-dot yuzasida faqat mild isotropic etching hosil qilishini, ZnS shell ni teshib o‘tadigan pores yaratmasligini va qisqa detection vaqtida Cd²⁺ leakage xavfi boshqariladigan darajada ekanini ta’kidlaydi.

Biroq ayni bo‘lim quyidagi cheklovlarni aniq belgilaydi:

• ZnS shell Cd²⁺ chiqishini barcha sharoitlarda to‘liq to‘xtata olmaydi.
• Kuchliroq acidic conditions shell corrosion ni tezlashtirishi mumkin.
• Acidic intracellular microenvironment holatida potential cytotoxicity mavjud.
• Quantum-dot-containing liquid waste laboratory hazardous waste sifatida qayta ishlanishi kerak.
• Atrof-muhitga chiqarilgan quantum-dot waste vaqt o‘tishi bilan cadmium ion ajratib, secondary heavy-metal pollution hosil qilishi mumkin.

Shu sabab sensorning analitik muvaffaqiyati ishlatilgan nanomaterialning ekologik xavfsizligi avtomatik ravishda hal qilinganini anglatmaydi.

Mualliflar kelajakda toksikligi pastroq va ko‘proq environment-friendly sensing materials ishlab chiqishni maqsad qilganini bildiradi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• 3-APBA CdSe/ZnS-COOH quantum-dot yuzasiga covalent amide linkage orqali bog‘lana olgan.
• 3-APBA modifikatsiyasi 520 nm quantum-dot fluorescence maximum ni sezilarli siljitmagan.
• γ-HCH 3-APBA-modified probe da sezilarli fluorescence quenching hosil qilgan.
• Bare CdSe/ZnS-COOH quantum dots γ-HCH ga xuddi shunday sezilarli response bermagan.
• Boronic-acid-free control ligands xuddi shunday kuchli response hosil qilmagan.
• 10–140 nM oralig‘ida yaxshi linear calibration olingan.
• LOD 2.62 nM deb hisoblangan.
• γ-HCH tested α-, β- va δ-HCH izomerlaridan ajratilgan.
• NMR, XPS va DFT B/Cl interaction va ground-state association talqinini qo‘llab-quvvatlaydi.
• TRFL natijalari dynamic quenching asosiy mexanizm emasligi haqidagi talqinni qo‘llab-quvvatlaydi.
• Haqiqiy, biroq spike qilingan food/water matrices da %98.80–101.60 recovery olingan.
• 4 °C da 15 kun va continuous excitation ostida 120 daqiqa uchun muayyan stability measurements bajarilgan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• Ushbu tadqiqot kvant kompyuteri yoki kvant algoritmini ishlab chiqmagan.
• Sensorning naturally contaminated keng dala namunalarida population-level surveillance muvaffaqiyati ko‘rsatilmagan.
• Tadqiqot portable consumer device yoki commercial field instrument ishlab chiqarmagan.
• 2.62 nM LOD barcha food va environmental matrices uchun shartsiz amal qiladigan universal LOD emas.
• HCH dan tashqari barcha organochlorine pollutants ga ayni selectivity ni umumlashtirish mumkinligi ko‘rsatilmagan.
• ZnS shell cadmium leakage ni barcha pH va storage conditions da butunlay to‘xtatishi ko‘rsatilmagan.
• Probe inson yoki hayvonda xavfsiz in vivo biosensor ekani ko‘rsatilmagan.
• 15 kunlik storage natijasi uzoq muddatli commercial shelf life isboti emas.
• DFT va docking natijalari o‘z-o‘zidan haqiqiy solution-phase binding geometry ni atom darajasida bevosita tasvirlash degani emas.
• Manbadagi docking-software nomuvofiqligi sabab computational docking workflow ning barcha tafsilotlari asosiy matndan to‘liq qayta ishlab bo‘ladigan darajada emas.

Asosiy metodologik va hisobot cheklovlari

• 3-APBA ning coupling reaction ga qo‘shilgan miqdori/konsentratsiyasi asosiy maqola usulida ko‘rsatilmagan.
• Table 1 ning so‘nggi ustun yorlig‘i bilan asosiy matndagi \(\chi^2\) izohi mos kelmaydi.
• Adsorption energy mexanizm bo‘limida magnitude, specificity bo‘limida esa manfiy ishorali qiymat sifatida berilgan.
• Docking software va PyMOL version ma’lumotlari Results bilan Experimental Section o‘rtasida mos kelmaydi.
• Haqiqiy namuna tekshiruvi spiking yondashuvi bilan bajarilgan.
• Extended field deployment, portable instrumentation validation va naturally contaminated sample survey bajarilmagan.
• Cd-containing probe uchun chiqindilarni boshqarish talab etiladi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl sarlavha: Turn-Off Fluorescent Sensor Based on 3-Aminophenylboronic Acid-Modified CdSe/ZnS Quantum Dots for Specific Detection of γ-Hexachlorocyclohexane (Lindane)

Mualliflar: Dongdong Shi; Guiqin Yan.

Mualliflar tartibi: Manbada berilgan tartib saqlangan.

Teng hissa: Manbada teng birinchi muallif/equal-contribution bayonoti mavjud emas.

Corresponding author: Guiqin Yan.

Muassasa 1: School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi Normal University, Taiyuan 030031, China.

Muassasa 2: School of Life Sciences, Shanxi Normal University, Taiyuan 030031, China.

Jurnal: Molecules.

Nashriyot: MDPI.

Jild / son / maqola raqami: 31(17), 2989.

DOI: 10.3390/molecules31172989.

Received: 6 Iyul 2026.

Revised: 14 Avgust 2026.

Accepted: 25 Avgust 2026.

Published: 26 Avgust 2026.

Academic Editor: Ce Han.

Manba turi: Tajribaviy fluoressensiya-nanosensor tadqiqot maqolasi; spectroscopy va computational DFT/docking yordamini o‘z ichiga oladi.

Taqriz holati: Taqrizdan o‘tgan jurnalda chop etilgan tadqiqot maqolasidir.

Litsenziya: Creative Commons Attribution, CC BY.

Asosiy sensor: CdSe/ZnS-COOH@3-APBA.

Maqsad analit: γ-hexachlorocyclohexane, γ-HCH, lindane.

Quantum-dot o‘lchami: 8.04 ± 1.56 nm; asosiy taqsimot 7–10 nm.

Quantum-dot emissiyasi: 520 nm.

Pristine fluorescence quantum yield: %43.6.

3-APBA-modified quantum yield: %38.2.

Chiziqli detection range: 10–140 nM.

Kalibrlash: \(y=0.00295x+0.0153\), \(R^2=0.9953\).

LOD: 2.62 nM.

LOD usuli: \(LOD=3\sigma/s\); blank standard deviation \(\sigma=0.00258\), slope \(s=0.00295\), 12 blank measurement.

Optimal sensing conditions: pH 6; ethanol:water = 2:3; 25 °C; 10 daqiqa incubation.

Fluoressensiya o‘lchovi: 360 nm excitation; 400–600 nm emission acquisition; excitation va emission slit width 10 nm.

Takror: Fluorescence measurements uch parallel replicate ko‘rinishida bajarilgan.

Asosiy recognition mechanism: Manba talqiniga ko‘ra 3-APBA bor markazlari bilan γ-HCH chlorine atoms o‘rtasida B–Cl xususiyatli halogen-bond/Lewis acid–base interaction va non-fluorescent ground-state association-complex hosil bo‘lishi.

B–Cl distance: 2.270 Å.

Adsorption energy: Mexanizm bo‘limida \(|\Delta E|=1.165\) eV; specificity bo‘limida \(\Delta E=-1.165\) eV. Manba ikkala ko‘rinishdan ham foydalanadi.

Bader net charge transfer: 0.165 e, γ-HCH dan probe yo‘nalishiga.

Quenching interpretation: Static fluorescence quenching.

Dynamic quenching: Fluorescence lifetime components sezilarli qisqarmagani uchun manba tomonidan istisno qilingan.

FRET / PET / IFE: Manba ushbu pathways ni asosiy mechanism sifatida istisno qiladi; FRET va IFE uchun spectral arguments alohida beriladi.

Real-matrix validation: Spike qilingan river water, apple juice va vegetable juice.

Recovery: %98.80–101.60.

RSD: Table 2 da %0.35–0.92, n=3.

GC–MS parallel validation: Recovery %99.00–101.75; methods o‘rtasidagi relative error %3 dan past.

Storage stability: 4 °C da 15 kun oxirida normalized fluorescence %96 dan yuqori; 37 °C da taxminan %83.

Photostability: Dastlabki 60 daqiqada %95 dan yuqori; 120 daqiqa oxirida boshlang‘ich intensity ning taxminan %82 saqlangan.

Cd²⁺ xavfsizlik qaydi: Optimallashtirilgan qisqa muddatli pH 6 sharoitida leakage xavfi past/boshqariladigan deb baholangan; shunga qaramay cadmium-containing quantum-dot waste xavfli chiqindi sifatida ko‘rilishi kerak.

DFT dasturi: VASP 5.4.4; PAW; GGA-PBE; 400 eV cutoff; Γ-centered 1 × 1 × 1 k-point; 10⁻⁵ eV total-energy convergence; 0.05 eV/Å force convergence; DFT-D3.

Docking manba nomuvofiqligi: Results bo‘limida HDOCKlite v1.1 va PyMOL 2.5.3 yozilgan, Experimental Section esa AutoDock Vina 1.2.3, ADFRsuite 1.03 va PyMOL 2.5.2 ni ko‘rsatadi.

Probe-preparation qayta ishlab bo‘lish qaydi: 50 µL 8 µM CdSe/ZnS-COOH, 15.3 µL 10 mg/mL EDC va 9 µL 10 mg/mL NHS aniq qayd etilgan bo‘lsa-da, qo‘shilgan 3-APBA ning quantity/concentration qiymati asosiy usul matnida berilmagan.

Table 1 qaydi: So‘nggi ustun “Average Lifetime \(\tau_{\mathrm{avg}}\)” deb belgilangan; biroq ayni 1.421 va 1.435 qiymatlari asosiy matnda \(\chi^2\) goodness-of-fit sifatida ta’riflangan. Ushbu manba ichidagi nomuvofiqlik tuzatilmasdan ko‘rinadigan holda qoldirilgan.

Author Contributions: Dongdong Shi: Investigation, Methodology, Conceptualization, Writing—original draft. Guiqin Yan: Supervision.

Moliyalashtirish: National Natural Science Foundation of China, Grant Nos. 31700862 va 32001202.

Institutional Review Board Statement: Not applicable.

Informed Consent Statement: Not applicable.

Data Availability: Tadqiqotning asl hissalari maqola ichida taqdim etilgan; natijalarni qo‘llab-quvvatlovchi raw data mualliflar tomonidan request asosida taqdim etiladi.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.