【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所能源材料與器件研究部蔣長龍研究員團(tuán)隊在多場景熒光實時檢測方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊將上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針嵌入三維多孔水凝膠中，設(shè)計并制備了一種可逆水凝膠傳感貼片，并將其與智能手機(jī)的顏色識別功能相結(jié)合，實現(xiàn)了對甲基乙二醛的現(xiàn)場快速檢測和分析。相關(guān)研究成果發(fā)表在Analytical Chemistry上。
 

　　甲基乙二醛是一種二羰基有機(jī)化合物，廣泛存在于葡萄酒的發(fā)酵和儲存過程以及人體糖酵解代謝中。在葡萄酒中，過量的甲基乙二醛會導(dǎo)致口感不佳，如粗糙、酸澀等；而在人類代謝中，作為糖酵解的副產(chǎn)物，甲基乙二醛的濃度升高會增加糖尿病的患病風(fēng)險。因此，開發(fā)可靠、靈敏且實時的檢測方法用于監(jiān)測甲基乙二醛濃度，不僅對葡萄酒風(fēng)味的標(biāo)準(zhǔn)化控制具有重要意義，也對糖尿病患者的飲食管理起到關(guān)鍵作用。
 

　　三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠以其優(yōu)異的拉伸性和生物相容性受到廣泛關(guān)注。然而，目前大多數(shù)熒光水凝膠依賴短波長激發(fā)光源，容易受到生物樣品自發(fā)熒光和背景熒光的干擾。相比之下，上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)憑借其出色的消除背景熒光干擾能力，在提高檢測靈敏度方面具有顯著優(yōu)勢。
 

　　鑒于此，研究團(tuán)隊開發(fā)了一種基于上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針的可逆水凝膠傳感器。該探針由上轉(zhuǎn)換納米粒子和修飾的曙紅B(mEB)組成，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)機(jī)制實現(xiàn)甲基乙二醛檢測。當(dāng)甲基乙二醛與mEB發(fā)生反應(yīng)后，上轉(zhuǎn)換熒光會從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，從而實現(xiàn)對甲基乙二醛的精準(zhǔn)熒光檢測。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊進(jìn)一步將探針嵌入水凝膠中，研發(fā)出可逆水凝膠熒光傳感器，并利用3D打印技術(shù)構(gòu)建了便攜式傳感平臺。
 

　　研究結(jié)果表明，上轉(zhuǎn)換熒光探針和水凝膠傳感器的檢測限分別達(dá)到59 nM和75.4 nM。所設(shè)計的傳感貼片為葡萄酒生產(chǎn)中風(fēng)味標(biāo)準(zhǔn)化控制以及糖尿病患者健康監(jiān)測提供了創(chuàng)新而有效的解決方案。
 

　　上述研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省重點研發(fā)計劃、安徽省自然科學(xué)基金的支持。
 

圖1. 基于上轉(zhuǎn)換探針的水凝膠傳感貼片的設(shè)計制備及其傳感響應(yīng)機(jī)制。
 

圖2. 水凝膠傳感貼片對于甲基乙二醛的可逆檢測。