【儀表網 研發快訊】非制式爆炸物的高靈敏現場檢測對保障國家安全和人民生命安全具有重要意義，同時也是分析檢測領域中的一大難點。中國科學院新疆理化技術研究所痕量化學物質感知團隊長期致力于痕量爆炸物現場檢測性能提升機制研究，在熒光探針結構調控、非晶態納米材料調控、多模傳感材料構建等提升檢測靈敏度及抗干擾性方面發展了系列解決方案(Angew. Chem. Int. Ed. 2022,e202203358、Adv. Mater. 2023,2300526、Adv. Mater. 2020,32,1907043、Adv. Sci. 2024,11,2309182、JACS Au,2024,4,545、Aggregate 2022,e260)。
團隊近期針對過氧化爆炸物重要原料過氧化氫現場檢測靈敏度不足問題，從提升識別位點活性和提升檢測產物熒光信號富集能力兩個角度出發，提出了“萘酰亞胺基熒光探針π共軛橋調控”和“納米纖維素與探針氫鍵作用”協同提升過氧化氫檢測靈敏度策略。基于過氧化氫的氧化特性，以硼酸為識別位點，以1,8-萘酰亞胺基為熒光團，以噻吩、苯和呋喃為π共軛橋，設計合成了三種萘酰亞胺基熒光探針。研究發現，相較于其它兩個熒光探針，以噻吩為π共軛橋的MOHB-IMTP探針展現出最為顯著的熒光變化(熒光顏色從淺藍色變為黃綠色)和最快的響應速度(提升2倍)，該探針對H2O2的熒光檢測限為38.5 nM，且對氧化劑、氨基酸和常見的離子化合物等22種潛在共存物具有優異的選擇性和抗干擾能力。在此基礎上，引入富含羥基的納米纖維素，基于氫鍵作用構筑了MOHB-IMTP/納米纖維素膠體探針。通過獨立梯度模型(IGM)分析及實驗，證實該膠體探針促使反應產物在纖維素上聚集，有效的富集了熒光信號，達到信號擴大提升檢測靈敏度的目的，檢測限降至4.0 nM。本研究提出的π共軛橋調控和納米纖維素信號富集策略，為痕量化學物質高靈敏傳感材料設計提供了新的思路。
相關研究成果以“Precise Modulation of the π?Conjugated Bridge of Naphthalimide-Based Probes for High-Performance Fluorescent Sensing of H2O2”為題發表于《分析化學》(Analytical Chemistry)，中國科學院新疆理化技術研究所與新疆大學聯合培養碩士研究生姜若楠，中國科學院新疆理化技術研究所蔡珍珍副研究員為論文共同第一作者，祖佰祎研究員和竇新存研究員為共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金、新疆維吾爾自治區自然科學基金、天山創新團隊計劃、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。
萘酰亞胺基熒光探針π共軛橋調控策略示意圖
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