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蔣長龍研究團隊用于可視化定量檢測鎘離子的熒光試紙技術方面取得新進展

發布日期:2020-04-28     作者: 王海倩、楊亮

近期,智能所智能微納器件研究室蔣長龍研究團隊設計了一種高效的比率熒光傳感器,制備成熒光紙條,結合智能手機識別紙條顏色RGB值實現實際樣品中鎘離子的可視化定量檢測,相關成果已發表在期刊《Journal of Hazardous Materials》上(DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122506)。這項工作是該團隊在基于熒光試紙進行可視化定量分析(Anal. Chem. 2019, 91, 9292-9299)方面取得的新進展。

鎘離子是工業活動中釋放的一種有毒金屬離子,嚴重危害動植物生長和人體健康。在先前的報道中,用于檢測鎘離子的熒光傳感器大多是單色熒光傳感器。然而,單一發射的增加或減少不僅在視覺分辨方面存在困難,而且影響分析的精確性。相比之下,比率熒光傳感器包含兩種不同的發射波長,這使得顏色變化更容易區分,并通過發射強度比來提供對環境影響的內置校正,從而大大提高了檢測精度。此外,定量檢測對于環境管理、食品/藥品質量控制、臨床診斷和社會安全篩查等各個領域中的及時有效監控至關重要。目前大多數定量分析都需要借助昂貴的實驗室儀器和操作熟練的技術人員來進行,不適用于實時和現場分析。

研究人員研發了一種用于檢測鎘離子的比率熒光傳感器,并進一步設計了比率熒光紙條結合智能手機的分析平臺用于鎘離子的可視化、現場和定量檢測。橙色發射的金納米團簇(AuNCs)、藍色發射的發光氧化石墨烯(EDA-GO)及銅離子(Cu2+)構成藍色發射的比率熒光傳感器。鎘離子可以誘導比率熒光傳感器中的Cu2+-GSH-AuNCs聚集從而發射強烈的橙色熒光,使熒光傳感器的顏色明顯從藍色變為紅色,檢測限低至33.3 nM。另外,研究人員用比率熒光溶液制備出熒光紙條,結合智能手機的顏色識別程序構建快速分析平臺。基于紙條熒光顏色RGB值與鎘離子濃度間的線性關系,對大米樣品中的鎘離子進行靈敏定量檢測,檢測限為0.1 μM。該研究提供的快速定量分析的方法在食品安全和環境保護的實時監測中具有巨大的應用潛力。

該項研究工作得到了國家自然科學基金項目,國家基礎研究項目和安徽省重點研究與開發計劃的支持。

文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122506

 

1 比率熒光傳感器設計與檢測機理示意圖(A);熒光紙條結合智能手機的分析平臺示意圖(B)。

 

2熒光紙條的顏色隨鎘離子濃度和時間變化的照片(A);智能手機識別紙條顏色RGB值的過程展示圖(B);紙條的R/B值與鎘離子濃度之間的關系 (C)

(供稿:智能微納器件研究室)

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