有机磷农药可分为硫代磷酸酯有机磷农药（SOPs）和磷酸酯类有机磷农药（OOPs），从有机磷农药中选择性筛选OOPs具有重要意义。此外，尽管已报道的分子或纳米系统在逻辑传感领域取得了重大进展，但其往往缺乏可编程性和灵活性，导致这些系统反应能力差，不能作为分类者识别分组目标，因此，设计一个简单的和可编程的逻辑传感系统用于目标识别仍是一个很大的挑战。河北大学申世刚、董江雪和济南大学高中锋基于D-青霉胺@Ag/Cu纳米团簇（DPA@Ag/Cu NCs）构建荧光逻辑传感系统，实现了从21种常见有机磷农药中筛选OOPs，并以21种有机磷农药为输入，荧光响应结果为输出，将DPA@Ag/Cu NCs作为荧光纳米神经元构建布尔逻辑树和复杂的分子计算逻辑电路，最终将其用于分子计算、编码、存储和隐藏信息的分子隐写术。相关成果以“D‑Penicillamine@Ag/Cu Nanocluster-Based
Fluorescent Nanoneuron for Logic Screening Phosphonate-Type Organophosphate
Pesticides and Steganographically Encrypting Information”为题发表在国际期刊Analytical
Chemistry上（DOI：10.1021/acs.analchem.3c02030）。要点1. 作者以DPA@Ag/Cu NCs为探针，利用有机磷农药对乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制作用和硫代乙酰胆碱（ATCh）酶催化反应产物硫胆碱（TCh）会猝灭探针荧光的性质，结合OOPs和SOPs结构中磷原子电负性不同导致对AChE抑制能力的差异，实现了从常见有机磷农药中筛选OOPs。研究表明在OOPs（对氧磷）存在时，DPA@Ag/Cu NCs的荧光强度保持在90.0%以上，而在SOPs（马拉硫磷）存在时，荧光强度急剧降低到68.7%，相应的荧光响应趋势与理论计算一致。要点2. 基于上述传感体系，以21种有机磷农药为输入，荧光响应结果为输出，成功设计了DPA@Ag/Cu NCs逻辑传感系统，制作了具有复杂逻辑电路的分子计算布尔逻辑树。要点3. 通过对21种有机磷农药的荧光响应进行提取和二进制转换，开发了一种用于加密特定信息的人工荧光纳米神经元，实现了分子计算、编码、存储和隐藏信息的分子隐写术。该研究有望推动纳米团簇在逻辑检测和信息安全领域的进展和实际应用，同时也加强分子传感器和信息世界之间的关系。图1. 基于DPA@Ag/CuNCs的传感系统的荧光光谱存在（A）500 mU mL−1AChE and 4 mM ATCh, (B) 30 ng mL−1 对氧磷 (OOPs), 500 mU mL−1 AChE, and 4 mM ATCh, (C) 200 ng mL−1马拉硫磷 (SOPs), 500 mU mL−1 AChE, and 4 mM ATCh。图2. （A）建立的传感器对21种有机磷农药的响应结果。（B）OOPs和SOPs存在下，反应体系的荧光强度。* * * p＜0.001。（C）21种有机磷农药的P原子荷。（D）对氧磷、甲基对氧磷和敌敌畏的分子结构，静电电势和原子电荷分布。数字1 ~ 21分别代表：对氧磷、甲基对氧磷、敌敌畏、丙溴磷、灭线磷、噻唑磷、甲胺磷、氧化乐果、倍硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、二嗪磷、毒死蜱、三唑磷、治螟磷、马拉硫磷、甲拌磷、特丁硫磷、乐果、水胺硫磷和杀扑磷。图3. （A）DPA@Ag/基于Cu NCs的布尔逻辑树。5种物质输入、3种输出的组合的处理性能（B）符号和（C）物质输出。图4. 用于分子加密和隐写术的DPA@Ag/Cu NCs逻辑传感系统。（A） 加密隐写术的演示。（B）分子密码隐写术的应用演示，DPA@Ag/Cu NCs作为stego object接收21个输入（21种有机磷作为stego key），产生荧光响应输出(ΔF)。（C）基于DPA@Ag/Cu NCs选择性响应的作为二进制字符串信息编码规则，包括7位、8位、9位作为密钥编码。（D）密码密钥和解密的秘密信息。D-Penicillamine@Ag/Cu Nanocluster-Based
Fluorescent Nanoneuron for Logic Screening Phosphonate-Type Organophosphate
Pesticides and Steganographically Encrypting Information
Ya
Jie Fan, Jiang Xue Dong,* Yan Lei Li, Zhen Guang Wang, Yan Qing Chang, Li Fang
Ren, Ming Su, Li Guan, Shi Gang Shen,* Zhong Feng Gao,* Qin Wei, and Fan XiaDOI：https:///10.1021/acs.analchem.3c02030
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