Una nueva sonda óptica basada en nanopartículas de luminiscencia persistente, desarrollada por investigadores de la Universidad de Chengdu y la Universidad Tecnológica de Hefei, proporciona una solución innovadora para detectar peróxido de hidrógeno (H₂O₂) con alta sensibilidad y sin interferencia de autofluorescencia. La tecnología, detallada en un estudio publicado en Food Quality and Safety (DOI: 10.1093/fqsafe/fyaf040), ofrece capacidades tanto de detección cuantitativa basada en instrumentos como de visualización directa a simple vista, lo que la hace especialmente valiosa para el monitoreo rápido in situ en entornos con recursos limitados.
El peróxido de hidrógeno sirve como desinfectante crítico y agente oxidante en múltiples industrias, incluido el procesamiento de alimentos, productos farmacéuticos y bienes de consumo. Sin embargo, los residuos excesivos presentan importantes preocupaciones de salud y seguridad, pudiendo degradar nutrientes, dañar tejidos, causar irritación gastrointestinal y aumentar el riesgo de cáncer. Los métodos convencionales de detección, como sensores electroquímicos, sondas de fluorescencia y ensayos basados en enzimas, a menudo requieren equipos especializados, excitación continua o preparación compleja de muestras, mientras que la autofluorescencia de fondo en muestras alimentarias y biológicas frecuentemente compromete la claridad y precisión de la señal.
La sonda PLNPs@MnO₂ recién desarrollada consiste en nanopartículas de luminiscencia persistente ZnGa₂O₄:Cr de infrarrojo cercano recubiertas uniformemente con una capa de dióxido de manganeso. En su estado inicial, la capa de MnO₂ apaga eficazmente la luminiscencia mediante transferencia de electrones interfacial, creando una señal apagada. Cuando se expone a H₂O₂ en condiciones ligeramente ácidas, el MnO₂ se reduce rápidamente a Mn²⁺, interrumpiendo la vía de apagado y restaurando inmediatamente una luminiscencia persistente roja brillante. Este mecanismo logra un límite de detección de 0,079 μmol/L, significativamente más sensible que muchos sensores convencionales de fluorescencia o electroquímicos.
La tecnología demuestra características de rendimiento excepcionales, incluyendo alta selectividad frente a iones comunes, azúcares, aminoácidos y proteínas, junto con excelente reproducibilidad y estabilidad por lotes. Las pruebas en aplicaciones del mundo real, incluyendo agua embotellada, leche y soluciones para lentes de contacto, arrojaron tasas de recuperación que oscilan entre el 90,56% y el 109,73%, confirmando la fiabilidad en diversas matrices de muestras. La luminiscencia roja restaurada puede reconocerse visualmente bajo iluminación UV, permitiendo la detección en placas planas o sustratos de papel sin requerir instrumentos sofisticados.
La innovación aborda limitaciones de larga data en la detección óptica al eliminar la interferencia de autofluorescencia, que tradicionalmente ha obstaculizado la precisión de detección en matrices alimentarias y biológicas complejas. Al utilizar luminiscencia persistente en lugar de fluorescencia convencional, el método produce señales limpias y de alto contraste sin requerir excitación continua. Esta estrategia de detección libre de autofluorescencia ofrece ventajas prácticas para el monitoreo de seguridad alimentaria, inspección ambiental y ensayos biomédicos, con posibles aplicaciones futuras que incluyen la integración en envases inteligentes, sensores químicos portátiles y sistemas de alerta de contaminación en tiempo real. La investigación original está accesible en https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyaf040.
Este avance tecnológico representa un paso significativo hacia adelante en el apoyo a entornos de procesamiento más seguros y una mejor garantía de calidad de productos de consumo. Al simplificar y acelerar la detección de H₂O₂, la plataforma aborda necesidades críticas en múltiples sectores donde el monitoreo rápido y confiable es esencial para la protección de la salud pública y el control de calidad. La capacidad de realizar detección sensible sin equipos de laboratorio hace que la tecnología sea particularmente transformadora para aplicaciones de campo y regiones en desarrollo donde el acceso a instrumentación analítica es limitado.
