近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院智能機械研究所特聘研究員張忠平領導的研究團隊在納米熒光試紙的制備原理與可視化檢測方法的研究中取得新進展，成功制備了劑量敏感的顏色連續(xù)演變熒光試紙，獲得了類似經(jīng)典pH試紙的定性定量可視化效果，并成功將其應用于環(huán)境中砷離子[As(III)]的檢測。相關成果發(fā)表在美國化學會Analytical Chemistry上。
盡管經(jīng)典pH試紙和驗孕試紙已經(jīng)被廣泛商業(yè)化使用，然而幾十年來這種染料吸收試紙一直無法普及應用到其他分析檢測領域。張忠平領導的研究團隊長期以來致力于納米熒光發(fā)射試紙的研制，將可視化試紙技術拓展到環(huán)境、醫(yī)藥、食品、疾病診斷和公共安全等領域，實現(xiàn)現(xiàn)場、快速、低成本和便攜式檢測（J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8424； Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5602等）。
熒光比色試紙借助簡單紫外燈通過肉眼觀測試紙亮度和顏色的變化來確定目標分析物的存在和含量。通常情況下，人眼對顏色變化的敏感性遠大于對亮度變化的敏感性，因此一個理想的定量可視化試紙應該具有顏色響應的能力。然而，獲得劑量敏感的寬范圍熒光顏色的連續(xù)演變一直是熒光比色試紙難以逾越的障礙。在該項研究中，敏感的碲化鎘紅色量子點作為檢測探針和青色碳點作為內(nèi)標探針，通過非等比例的混合，有效避免了中間色的生成，獲得了“紅綠藍”三基色的比率熒光探針，使探針達到了從紅色到青色的寬顏色范圍變化。將探針混合溶液通過噴墨打印的方法印刷到濾紙上，制備出了一種高質(zhì)量的熒光比色試紙，實現(xiàn)了對環(huán)境中砷離子的定性定量檢測。該試紙在不同劑量的砷離子存在下，呈現(xiàn)出寬的連續(xù)的熒光顏色變化(從最初的桃紅色逐漸變成粉紅色、橘黃色、卡其色、淡黃色、黃綠色，最終至青色)。即使低至5 ppb的As(III)溶液滴在試紙上也可以用肉眼清晰地辨別出其熒光顏色改變，低于世界健康組織規(guī)定的飲用水中10 ppb的As(III)檢測限，驗證了該試紙在湖水、自來水等實樣檢測中的有效性。該研究為發(fā)展熒光試紙在環(huán)境、醫(yī)藥、食品、疾病診斷及公共安全等領域中的應用提供了新的思路和方法。
該項目得到了國家重點基礎研究發(fā)展計劃、中新合作項目及國家基金委等項目的支持。
圖1：多色演變的劑量敏感型熒光比率試紙的設計原理及對砷離子的可視化檢測
圖2：多色比率熒光試紙對自來水、湖水等實樣水中砷離子的檢測
