合肥研究院在可視化快速傳感器件用于食品安全監(jiān)測研究取得新進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中科院合肥研究院固體所能源材料與器件研究部蔣長龍研究員團(tuán)隊(duì)在基于上轉(zhuǎn)換材料構(gòu)建的可視化快速傳感器件用于食品安全及人體健康監(jiān)測研究方面取得系列新進(jìn)展。相關(guān)成果分別發(fā)表在國際著名期刊Analytical Chemistry和Sensors and Actuators: B. Chemical上。
 

　　鑭系摻雜的上轉(zhuǎn)換光學(xué)材料具有獨(dú)特的物理特性，能夠?qū)⒔t外激發(fā)光轉(zhuǎn)換為短波可見發(fā)射光。這種具有獨(dú)特上轉(zhuǎn)換機(jī)制的納米材料，同時(shí)具有較大的反斯托克斯位移、消除背景熒光、光穩(wěn)定性高和高穿透等特殊優(yōu)勢，已成為光動(dòng)力治療、生物成像和近紅外熒光傳感等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
 

　　氨基脲是一種廣泛存在的食品污染物，具有致癌和神經(jīng)毒性，主要源于水產(chǎn)養(yǎng)殖中抗生素硝基呋喃酮的使用和面粉發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺的熱分解。雖然現(xiàn)有的光學(xué)檢測技術(shù)具有快速響應(yīng)和可視化檢測的優(yōu)勢，但由于氨基脲沒有熒光響應(yīng)和紫外吸收，構(gòu)建高靈敏度和可視化檢測氨基脲的光學(xué)納米傳感器仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。為此，科研人員設(shè)計(jì)了一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的納米傳感器，可用于氨基脲的視覺檢測且具有較高的靈敏度和良好的選擇性。該納米傳感器由上轉(zhuǎn)換納米粒子和磷鉬酸組成，其中，磷鉬酸為氨基脲的特異性識(shí)別元件。在0 ~ 16 μM的線性范圍內(nèi)，傳感器對(duì)氨基脲具有較高的靈敏度和視覺響應(yīng)。該研究建立的簡單、通用的非輻射能量轉(zhuǎn)移模型為食品中有害物質(zhì)的檢測開辟了一條新途徑。
 

　　肝素是一種臨床用重要抗凝藥物，需要定期進(jìn)行檢測和劑量調(diào)整。常用的熒光法具有響應(yīng)速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但大多數(shù)熒光傳感器在短波長光源的照射下會(huì)產(chǎn)生自發(fā)熒光，易出現(xiàn)假陽性，同時(shí)，還存在制備復(fù)雜耗時(shí)、檢測儀器昂貴等缺點(diǎn)。為此，科研人員研制了基于上轉(zhuǎn)換納米粒子的納米傳感器，用于肝素的熒光和比色檢測。該納米傳感器對(duì)肝素的檢測靈敏度較高，熒光模式下的檢測限為0.1 nM，比色模式下的檢測限為0.3 nM。此外，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了便攜式手機(jī)傳感平臺(tái)進(jìn)行肝素定量檢測。這種納米傳感器依靠長波長激發(fā)和熒光-比色雙響應(yīng)檢測信號(hào)消除自身熒光，有效提高了傳感器的準(zhǔn)確性，從而擴(kuò)展了肝素的臨床檢測和相關(guān)醫(yī)療安全的應(yīng)用。
 

　　上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃的支持。
 

圖1. 上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米探針檢測食品中氨基脲的示意圖。
 

圖2. 上轉(zhuǎn)換發(fā)光探針檢測血清中肝素的示意圖。