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陜科大姜慧娥/劉新華等 J. Hazard. Mater.：用于食品和飲用水安全實時監(jiān)測的紙基雙功能熒光平臺
2024-02-20  來源：高分子科技

  近日，陜西科技大學姜慧娥/劉新華等報道了一種集成智能手機顏色識別應用程序的香豆素雙功能紙基熒光平臺，可實現(xiàn)對Cu2+和H2S快速、準確的實時監(jiān)測。相關研究成果發(fā)表于國際著名期刊Journal of Hazardous Materials。


  Cu2+污染和食品變質引發(fā)的飲用水和食品安全問題，對人類健康構成嚴重威脅。嚴格控制水質是確保水安全的關鍵。重金屬污染，特別是銅離子，已成為水污染的主要原因。同樣地，食品腐敗也在全球范圍內引發(fā)了嚴重的食品安全問題。有機富硫天然食品因降解含硫氨基酸(半胱氨酸、蛋氨酸等)而產(chǎn)生H2S，是肉類和蛋白質變質的一個特征指標。 


圖1. Cu2+和H2S水平異常引起的疾病以及檢測方法對比


  傳統(tǒng)的定量檢測Cu2+和H2S以及監(jiān)測飲用水和食品腐敗的方法仍需要昂貴的儀器，復雜、耗時、樣品前處理和勞動密集型操作。其繁瑣和復雜的操作程序使其不適合對不安全的食物或水進行實時監(jiān)測和目測。該團隊提出了一種用戶友好、高精度、快速響應和實時視覺監(jiān)控的生物紙基雙功能熒光平臺；谙愣顾亓孔赢a(chǎn)率高、生物相容性好、光穩(wěn)定性強等優(yōu)點，設計合成了香豆素傳感器CMIA。CMIA對銅離子具有良好的選擇性和靈敏度，并且具有低檢測下限(0.430 μM)。此外，CMIA與Cu2+形成化學穩(wěn)定的絡合物CMIA-CU，能夠選擇性識別H2S，檢測限為0.562 μM。將CMIA和CMIA-CU負載到纖維濾紙上，制備生物質紙基熒光材料CMIA-FP和 CMIA-CU-FP，用于Cu2+和H2S的可視化實時監(jiān)測。


圖2. CMIA對Cu2+的選擇性檢測


圖3. CMIA-CU對H2S的選擇性檢測


圖4. CMIA-CU-FP的制備及表征


  將制備的生物紙基熒光傳感器CMIA-FP應用于自來水銅離子檢測，采用加標法，將不同濃度的自來水樣滴加到CMIA-FP上，在自然光下觀察傳感器的顏色變化，為了確保拍攝亮度一致，在可調節(jié)的拍照相中獲取傳感器圖片，然后通過顏色識別手機應用程序讀取CMIA-FP的R、G和B值。銅離子濃度與B值呈良好的線性關系(y = -0.192x + 139.98, R2 = 0.940)。將CMIA-CU-FP放置于盛有雞胸肉和蝦肉的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿置于恒溫恒濕箱中72h，每24h記錄傳感器顏色變化，CMIA-CU-FP的顏色從深紅色變?yōu)樯铧S色，根據(jù)顏色變化來檢測食物生鮮度，顏色識別器讀取在不同時間傳感器的R、G和B值，CMIA-CU-FP的R-G值與儲存時間呈良好的線性關系，分別為雞胸肉y=-0.475x+41.5，R2=0.945，蝦y=-0.586x+88.95，R2=422 0.841。 


圖5. 生物紙基熒光平臺應用于飲用水和食物安全檢測


  相關成果以“All-in-one strategy for the nano-engineering of paper-based bifunctional fluorescent platform for robustly-integrated real-time monitoring of food and drinking-water safety”為題發(fā)表在Journal of Hazardous Materials（Journal of Hazardous Materials, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.133735）上。感謝國家自然科學基金、中國博士后科學基金、陜西省重點研發(fā)計劃等項目對本工作的大力支持！


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133735

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（責任編輯：xu）
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