Флуоресцентные бумажные полоски и тампоны упрощают тестирование витамина B12

Измерение содержания витамина B₁₂ в пищевых продуктах обычно требует доставки образца в лабораторию и анализа сложными приборами. Новая флуоресцентная методика может перенести часть этого процесса на простые носимые форматы — бумажную полоску или одноразовый ватный тампон. В исследовании, опубликованном в журнале Biomedical Analysis, описан портативный флуоресцентный подход для обнаружения витамина B₁₂ (VB₁₂) в пищевых образцах. Ученые из Университета Ляочэн синтезировали углеродные точки, легированные бором и азотом (B, N-CD), которые ярко светятся синим при УФ‑облучении, но заметно тускнеют в присутствии VB₁₂. Перенеся чувствительную химию из раствора на полоски фильтровальной бумаги и на специально сконструированный ватный датчик, команда получила два простых формата, предназначенных для быстрой, дешёвой и удобной работы вне традиционной лаборатории.

Типичные методы измерения VB₁₂, такие как хроматография и электрохимические методы, часто требуют сложного оборудования, длительной подготовки образцов и строго контролируемых условий; многие флуоресцентные зонды также ориентированы на лабораторные спектрометры. Чтобы упростить процедуру, исследователи синтезировали B, N-CD в одностадийном гидротермальном процессе и проверили их реакцию на VB₁₂. Зонд показал линейный флуоресцентный отклик в диапазоне 0–100 мкМ при пределе обнаружения 0,02 мкМ. В тестах на селективность VB₁₂ вызывал выраженное гашение флуоресценции, тогда как другие витамины группы B, аминокислоты, глюкоза и обычные малые молекулы давали незначительный ответ.

Разработка флуоресцентного сигнала для витамина B12

B, N‑CD получали из 3‑аминофенилборной кислоты и п‑гидроксибензальдегида; образцы формировали водорастворимые наночастицы средним диаметром около 1 нм. Они имели максимальное флуоресцентное излучение при 475 нм при возбуждении 390 нм и квантовый выход 18,15%. Механистические исследования показали, что VB₁₂ ассоциируется с углеродными точками с образованием нелюминесцентного комплекса в основном состоянии, что приводит к статическому гашению флуоресценции. Данные измерений времени жизни флуоресценции, УФ‑видимого поглощения, комбинационного рассеяния, FT‑IR, XPS, размера частиц и поверхностного заряда подтверждают это взаимодействие и объясняют, почему синяя флуоресценция зонда уменьшается с ростом концентрации VB₁₂.

От флуоресцентного зонда к бумажным полоскам и тампонам

Для получения портативных форматов исследователи пропитали фильтровальную бумагу B, N‑CD и разработали одноразовый ватный датчик, который доставляет зонд в чувствительную область при применении. Под УФ‑светом с длиной волны 365 нм оба формата постепенно темнеют по мере увеличения концентрации VB₁₂. Для бумажной полоски анализ отношения интенсивностей зелёного и синего каналов (G/B) по изображению показал сильную линейную зависимость от VB₁₂ в диапазоне 0–80 мкМ (R² = 0,9927). Конструкция тампона объединяет сбор пробы, её перенос, смешивание и считывание сигнала в одном одноразовом устройстве, а измерение можно провести быстро, как только доступен образец. И полоски, и тампоны сохраняли флуоресценцию и чувствительность к VB₁₂ как минимум в течение 20 дней при оценённых условиях хранения.

Проверка точности на реальных пищевых образцах

Методику испытали на пробах яичного желтка и порошка козьей печени и сравнили результаты с высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). При экспериментах с повышенным извлечением выходы варьировали от 97,09% до 101,22%, а измеренные концентрации VB₁₂ хорошо согласовывались с результатами ВЭЖХ, что подтверждает точность подхода для исследованных матриц питания.

Авторы показывают, что флуоресценцию углеродных точек можно адаптировать в визуально читаемые портативные датчики без потери чувствительности или селективности. В качестве следующих практических шагов они предлагают заменить лабораторную УФ‑лампу компактным батарейным УФ‑светодиодом и добавить смартфонный анализ изображений для автоматизированного количественного считывания. В настоящее время работа с реальными продуктами питания по‑прежнему требует предварительной лабораторной подготовки образцов, поэтому дальнейшее упрощение протоколов будет важно для полноценного полевого применения