近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體物理研究所能源材料與器件研究部蔣長(zhǎng)龍研究員團(tuán)隊(duì)在多場(chǎng)景熒光實(shí)時(shí)檢測(cè)方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)將上轉(zhuǎn)換光學(xué)探針嵌入三維多孔水凝膠中，設(shè)計(jì)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(shí)別功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲基乙二醛的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)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(chǔ)存過(guò)程以及人體糖酵解代謝中。在葡萄酒中，過(guò)量的甲基乙二醛會(huì)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(huì)增加糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。因此，開發(fā)可靠、靈敏且實(shí)時(shí)的檢測(cè)方法用于監(jiān)測(cè)甲基乙二醛濃度，不僅對(duì)葡萄酒風(fēng)味的標(biāo)準(zhǔn)化控制具有重要意義，也對(duì)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(zhǎng)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(cè)靈敏度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)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(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）機(jī)制實(shí)現(xiàn)甲基乙二醛檢測(cè)。當(dāng)甲基乙二醛與mEB發(fā)生反應(yīng)后，上轉(zhuǎn)換熒光會(huì)從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基乙二醛的精準(zhǔn)熒光檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)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(tái)。

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(cè)限分別達(dá)到59 nM和75.4 nM。所設(shè)計(jì)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(cè)提供了創(chuàng)新而有效的解決方案。

上述研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、安徽省自然科學(xué)基金的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05178

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

圖2.水凝膠傳感貼片對(duì)于甲基乙二醛的可逆檢測(cè)。