Research on the development of a fluorescent method for chloride ion determination using a smartphone as a detection system

Celem badań było sprawdzenie możliwości opracowania mikroprzepływowego urządzenia analitycznego z wykorzystaniem papieru jako materiału bazowego (μPAD) do oznaczania jonów chlorkowych. Zaproponowana metoda bazuje na zjawisku wygaszania fluorescencji związku powstałego w reakcji cysteiny z kwasem cytrynowym (CYT-CYS) w obecności jonów Cl⁻ w środowisku kwasowym. Do detekcji wykorzystano kamerę smartfonu wyposażonego w specjalną nakładkę z diodami UV (360 – 370 nm), umożliwiającą wykonywanie zdjęć, które służyły do pomiaru sygnałów analitycznych. W pracy przedstawiono procedurę syntezy CYT-CYS, proces wyboru najlepszych wartości parametrów pomiarowych takich jak ISO, czas naświetlania oraz kanał pomiarowy będący składową modelu barw RGB. Najlepsze wyniki uzyskano dla kanału G, dla którego wyznaczono podstawowe parametry walidacyjne metody, takie jak zakres liniowości (10 – 40 mg/L) precyzję określoną przez współczynnik zmienności (CV = 1,7 %) oraz granicę oznaczalności (LOQ = 10 mg/L). Metodę wstępnie zweryfikowano poprzez oznaczenie jonów chlorkowych w próbkach syntetycznych bez odwzorowania matrycy. Otrzymane wyniki charakteryzują się zadowalającą dokładnością.

The aim of the study was to evaluate the feasibility of developing a microfluidic analytical device using paper as the base material (μPAD) for determining chloride ions. The proposed method is based on the quenching of fluorescence of the compound formed in the reaction between cysteine and citric acid (CYS-CA) in the presence of Cl⁻ ions within an acidic environment. Detection was carried out using a smartphone camera equipped with a custom-made attachment containing UV LEDs (360 – 370 nm), which enabled the acquisition of images used for analytical signal measurement. The study describes the synthesis procedure of the CYS-CA compound and the optimisation of key measurement parameters, such as ISO, exposure time, and the selection of the appropriate measurement channel from the RGB colour model. The best results were obtained using the green (G) channel, for which fundamental validation parameters of the method were established, including the linearity range (10–40 mg/L), precision expressed as the coefficient of variation (CV = 1.7%) and the limit of quantification (LOQ = 10 mg/L). The method was preliminarily verified by determining chloride ions in synthetic samples without matrix simulation. The results obtained demonstrated satisfactory accuracy.