حسگرهای فلورسانس مبتنی بر گوشی‌های هوشمند برای تشخیص ایمنی مواد غذایی
محورهای موضوعی : محیط زیست و بهداشت
1 - دانشگاه شیراز-مرکز آموزش عالی استهبان، استهبان، ایران.
کلید واژه: حسگرهای فلورسانس, پلتفرم قابل‌حمل, ایمنی مواد غذایی, گوشی هوشمند. ,
چکیده مقاله :
ایمنی مواد غذایی یکی از مهم‌ترین مسائل بهداشتی است که مستقیماً بر سلامت و رفاه افراد تأثیر می‌گذارد. در دنیای امروز، با گسترش زنجیره تأمین مواد غذایی و افزایش نگرانی‌ها در خصوص آلودگی‌های میکروبی، شیمیایی و زیستی، نیاز به روش‌های سریع، دقیق و قابل‌اطمینان برای پایش ایمنی و کیفیت غذا بیش از پیش وجود دارد. در این راستا، حسگرهای مبتنی بر گوشی‌های هوشمند به عنوان یک راه‌حل نوآورانه و مقرون‌به‌صرفه مطرح شده‌اند. این حسگرها با استفاده از قابلیت‌های پیشرفته عکاسی و پردازش تصویر گوشی‌های هوشمند، امکان تشخیص سریع و دقیق آلودگی‌ها و مواد مضر را فراهم می‌کنند. حسگرهای فلورسانس “روشن-خاموش-روشن” به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای مانند حساسیت بالاو انتخاب‌پذیری عالی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. این مقاله مروری به بررسی جامع پلتفرم‌های تشخیص مبتنی بر گوشی‌های هوشمند که از مکانیسم فلورسانس “روشن-خاموش-روشن” استفاده می کنند، می‌پردازد و مواد فلورسانس رایج و اصول طراحی آن‌ها را معرفی می نماید. همچنین، کاربردهای اخیر این حسگرها در تشخیص ایمنی مواد غذایی و چالش‌ها و جهت‌گیری‌های توسعه آینده آن‌ها مورد تحلیل قرار گرفته است.
Food safety is one of the most critical public health issues, directly affecting human health and well-being. In today’s world, with the expansion of the food supply chain and growing concerns over microbial, chemical, and biological contamination, there is an increasing need for rapid, accurate, and reliable methods to monitor food safety and quality. In this regard, smartphone-based sensors have emerged as an innovative and cost-effective solution. These sensors, leveraging the advanced imaging and image-processing capabilities of smartphones, enable the quick and precise detection of contaminants and harmful substances. Fluorescence sensors operating via an “on–off–on” mechanism have attracted significant attention due to their high sensitivity and excellent selectivity. This article provides a comprehensive review of smartphone-based sensing platforms that utilize the “on–off–on” fluorescence mechanism, introducing common fluorescent materials and the principles behind their design. In addition, recent applications of these sensors in food safety detection, along with current challenges and future development directions, are discussed.
1. M. Alikord, A. Mohammadi, M. Kamankesh, and N. Shariatifar, Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 62, 4833 (2022).
2. X. Luo, Y. Han, X. Chen, W. Tang, T. Yue, and Z. Li, Trends Food Sci. Technol. 95, 149 (2020).
3. X. Sun, Y. Wang, and Y. Lei, Chem. Soc. Rev. 44, 8019 (2015).
4. S. Bera and S. K. Bhunia, Nanoscale 17, 7193 (2025).
5. S. Wangngae, S. Thisan, S. Kumphune, A. kamkaew, and S. Sutthasupa, Eur. Polym. J. 222, (2025).
6. D. J. Nelson, N. Vasimalai, S. A. John, and M. G. Sethuraman, J. Fluoresc. 35, 1139 (2025).
7. M. Wang, R. Shi, M. Gao, K. Zhang, L. Deng, Q. Fu, L. Wang, and D. Gao, Food Chem. 318, 126506 (2020).
8. A. S. Sharma, S. Ali, D. Sabarinathan, M. Murugavelu, H. Li, and Q. Chen, Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 20, 5765 (2021).
9. R. Iftikhar, I. Parveen, Ayesha, A. Mazhar, M. S. Iqbal, G. M. Kamal, F. Hafeez, A. L. Pang, and M. Ahmadipour, J. Environ. Chem. Eng. 11, 109030 (2023).
10. S. Soares, G. M. Fernandes, and F. R. P. Rocha, TrAC Trends Anal. Chem. 168, 117284 (2023).
11. B. R. Sun, A. G. Zhou, X. Li, and H.-Z. Yu, ACS Sensors 6, 1731 (2021).
12. H. Li, J. Yang, X. Hu, R. Han, S. Wang, and M. Pan, Chem. Eng. J. 473, 145401 (2023).
13. X. Tong, X. Lin, N. Duan, Z. Wang, and S. Wu, ACS Sensors 7, 3947 (2022).
14. D. Song, X. Chen, M. Wang, Z. Wu, and X. Xiao, Chem. Eng. J. 474, 146011 (2023).
15. W. Fu, X. Fu, Z. Li, Z. Liu, and X. Li, Chem. Eng. J. 489, 151225 (2024).
16. Y. Liu, G. Sun, P. Ma, and D. Song, Talanta 271, 125687 (2024).
17. Q. Wang, L. Shi, X. Wang, W. Zhou, and S. Shuang, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 306, 123573 (2024).
18. Y. Shen, Y. Wei, C. Zhu, J. Cao, and D. M. Han, Coord. Chem. Rev. 458, 214442 (2022).
19. Z. Yuan, Y. Zhang, W. Qu, J. Dong, R. Wang, and L. Jia, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 331, (2025).
20. L. Sun, W. Wei, H. Zhang, J. Xu, and X. Zhao, Microchem. J. 174, 107079 (2022).
21. W. Sun, M. Li, J. Fan, and X. Peng, Acc. Chem. Res. 52, 2818 (2019).
22. Y. Gao, J. Qiu, M. Liu, X. Xiong, and H. Zhu, Chem. Eng. J. 466, 143100 (2023).
23. L. Wu, C. Huang, B. P. Emery, A. C. Sedgwick, S. D. Bull, X. P. He, H. Tian, J. Yoon, J. L. Sessler, and T. D. James, Chem. Soc. Rev. 49, 5110 (2020).
24. J. Zhang, R. Zhou, D. Tang, X. Hou, and P. Wu, TrAC Trends Anal. Chem. 110, 183 (2019).
25. J. Wu, A. Wang, P. Liu, Y. Hou, L. Song, R. Yuan, and Y. Fu, Sensors Actuators B Chem. 321, 128531 (2020).
26. X. Ma, W. Chi, X. Han, C. Wang, S. Liu, X. Liu, and J. Yin, Chinese Chem. Lett. 32, 1790 (2021).
27. N. Sinha and O. S. Wenger, J. Am. Chem. Soc. 145, 4903 (2023).
28. A. K. Verma, A. Noumani, A. K. Yadav, and P. R. Solanki, Diagnostics 13, (2023).
29. T. T. Trang, T. T. H. Pham, N. Van Dang, P. T. Nga, M. Van Linh, and X. H. Vu, RSC Adv. 14, 9538 (2024).
30. C. R. Kagan, L. C. Bassett, C. B. Murray, and S. M. Thompson, Chem. Rev. 121, 3186 (2021).
31. W. Fu, H. Cao, and A. K. Cheetham, Adv. Opt. Mater. 11, (2023).
32. S. Mondal, S. R. Das, L. Sahoo, S. Dutta, and U. K. Gautam, J. Am. Chem. Soc. 144, 2580 (2022).
33. R. Gui, H. Jin, Z. Wang, and J. Li, Chem. Soc. Rev. 47, 6795 (2018).
34. X. Cheng, E. Hinde, D. M. Owen, S. B. Lowe, P. J. Reece, K. Gaus, and J. J. Gooding, Adv. Mater. 27, 6144 (2015).
35. Y. Bai, M. Hao, S. Ding, P. Chen, and L. Wang, Adv. Mater. 34, (2022).
36. Aruna, V. P. Verma, A. P. Singh, and R. Shrivastava, J. Mol. Struct. 1295, 136549 (2024).
37. T. Zhang, Y. Liu, J. Li, W. Ren, and X. Dou, Sensors Actuators B Chem. 379, 133261 (2023).
38. M. Oguz, S. Erdemir, and S. Malkondu, Anal. Chim. Acta 1227, 340320 (2022).
39. Y. Xiao, Z. Wu, Q. Yao, and J. Xie, Aggregate 2, 114 (2021).
40. J. Yang, Y. Peng, S. Li, J. Mu, Z. Huang, J. Ma, Z. Shi, and Q. Jia, Coord. Chem. Rev. 456, 214391 (2022).
41. T. Song, Z. Liu, Q. Yun, X. Zhang, K. Yuan, and W. Hu, TrAC - Trends Anal. Chem. 171, (2024).
42. Y. Cai, T. Dong, Z. Bian, H. Liu, X. Liu, and A. Liu, Coord. Chem. Rev. 529, (2025).
43. G. D. Wang, Y. Z. Li, W. J. Shi, B. Zhang, L. Hou, and Y. Y. Wang, Sensors Actuators B Chem. 331, 129377 (2021).
44. X. Chen, J. Xu, Y. Li, L. Zhang, N. Bi, J. Gou, T. Zhu, and L. Jia, Food Chem. 405, 134899 (2023).
45. H. B. Wang, B. B. Tao, A. L. Mao, Z. L. Xiao, and Y. M. Liu, Sensors Actuators B Chem. 348, 130729 (2021).
46. T. Qin, X. Zhao, C. Song, T. Lv, S. Chen, Z. Xun, Z. Xu, Z. Zhang, H. Xu, C. Zhao, B. Liu, and X. Peng, Chem. Eng. J. 451, 139022 (2023).
47. X. Tian, L. C. Murfin, L. Wu, S. E. Lewis, and T. D. James, Chem. Sci. 12, 3406 (2021).
48. J. Xu, W. Yang, and Y. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 15, 27065 (2023).
49. F. Song, X. Peng, E. Lu, R. Zhang, X. Chen, and B. Song, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 168, 53 (2004).
50. Q. Luo, W. Wang, J. Tan, and Q. Yuan, Chinese J. Chem. 39, 1009 (2021).
51. A. Kumari, A. Sharma, U. Malairaman, and R. R. Singh, J. Lumin. 199, 174 (2018).
52. S. Tang, Y. Wang, G. Guo, T. Li, H. Xing, H. Hu, X. Leng, C. Gu, and D. Chen, Sci. Total Environ. 872, 162277 (2023).
53. K. Tang, Y. Chen, S. Tang, X. Wu, P. Zhao, J. Fu, H. Lei, Z. Yang, and Z. Zhang, Sci. Total Environ. 856, (2023).
54. T. Liu, L. Fu, C. Yin, M. Wu, L. Chen, and N. Niu, Microchem. J. 174, 107016 (2022).
55. E. M. Khalaf, H. Sanaan Jabbar, R. Mireya Romero-Parra, G. Raheem Lateef Al-Awsi, H. Setia Budi, A. S. Altamimi, M. Abdulfadhil Gatea, K. T. Falih, K. Singh, and K. A. Alkhuzai, Microchem. J. 190, (2023).
56. X. Gao, X. Zhou, Y. Ma, T. Qian, C. Wang, and F. Chu, Appl. Surf. Sci. 469, 911 (2019).
57. M. Doseděl, E. Jirkovský, K. Macáková, L. K. Krčmová, L. Javorská, J. Pourová, L. Mercolini, F. Remião, L. Nováková, and P. Mladěnka, Nutrients 13, 1 (2021).
58. C. Li, X. Xu, F. Wang, Y. Zhao, Y. Shi, X. Zhao, and J. Liu, Food Chem. 402, 134222 (2023).
59. G. T. XU, T. S. ZHAO, K. ZHANG, L. Z. GUO, Y. Q. HE, J. H. HU, Y. J. LIAO, X. MAI, and N. LI, Chinese J. Anal. Chem. 51, 100206 (2023).
60. P. Wang, X. Cao, S. Xue, Z. Wang, Y. Zhou, and J. Wu, Microchem. J. 207, (2024).
61. Y. Ma, B. Zhang, S. Wei, J. Xu, J. Wang, and T. Li, Sensors Actuators B Chem. 358, 131487 (2022).
62. P. Wei, L. Xiao, Y. Gou, F. He, and P. Wang, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 290, 122290 (2023).
63. H. Wu, R. Xie, Y. Hao, J. Pang, H. Gao, F. Qu, M. Tian, C. Guo, B. Mao, and F. Chai, Food Chem. 418, 135961 (2023).
64. Z. Han, D. Nan, H. Yang, Q. Sun, S. Pan, H. Liu, and X. Hu, Sensors Actuators B Chem. 298, 126842 (2019).
65. C. Zhang, M. Liang, C. Shao, Z. Li, X. Cao, Y. Wang, Y. Wu, and S. Lu, ACS Appl. Bio Mater. 6, 1283 (2023).
66. C. Li, W. Zhang, X. Xu, and L. Zhou, J. Agric. Food Chem. 73, 4982 (2025).
67. Z. Lu, J. Li, K. Ruan, M. Sun, S. Zhang, T. Liu, J. Yin, X. Wang, H. Chen, Y. Wang, P. Zou, Q. Huang, J. Ye, and H. Rao, Chem. Eng. J. 435, 134979 (2022).
68. S. Chu, H. Wang, X. Ling, S. Yu, L. Yang, and C. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 12962 (2020).
69. S. Erdemir, M. Oguz, and S. Malkondu, J. Hazard. Mater. 452, 131278 (2023).
70. P. Wei, L. Xiao, P. Hou, Q. Wang, and P. Wang, Anal. Bioanal. Chem. 415, 5985 (2023).
71. L. Xiao, P. Wei, X. Yang, and P. Wang, Microchem. J. 193, 109084 (2023).
72. S. Hernando-Amado, T. M. Coque, F. Baquero, and J. L. Martínez, Nat. Microbiol. 4, 1432 (2019).
73. J. Zhang, J. Wang, F. Ouyang, Z. Zheng, X. Huang, H. Zhang, D. He, S. He, H. Wei, and C. Y. Yu, Anal. Chim. Acta 1279, 341837 (2023).
74. M. Xiao, Z. Liu, N. Xu, L. Jiang, M. Yang, and C. Yi, ACS Sensors 5, 870 (2020).
75. Y. Hao, W. Dong, Y. Liu, X. Wen, S. Shuang, Q. Hu, C. Dong, and X. Gong, J. Hazard. Mater. 439, 129596 (2022).
76. H. Wang, L. Da, L. Yang, S. Chu, F. Yang, S. Yu, and C. Jiang, J. Hazard. Mater. 392, 122506 (2020).