【儀表網 儀表研發】近期，中科院合肥研究院固體所能源材料與器件研究部蔣長龍研究員團隊在基于上轉換材料構建的可視化快速傳感器件用于食品安全及人體健康監測研究方面取得系列新進展。相關成果分別發表在國際著名期刊Analytical Chemistry和Sensors and Actuators: B. Chemical上。
鑭系摻雜的上轉換光學材料具有獨特的物理特性，能夠將近紅外激發光轉換為短波可見發射光。這種具有獨特上轉換機制的納米材料，同時具有較大的反斯托克斯位移、消除背景熒光、光穩定性高和高穿透等特殊優勢，已成為光動力治療、生物成像和近紅外熒光傳感等領域的研究熱點。
氨基脲是一種廣泛存在的食品污染物，具有致癌和神經毒性，主要源于水產養殖中抗生素硝基呋喃酮的使用和面粉發泡劑偶氮二甲酰胺的熱分解。雖然現有的光學檢測技術具有快速響應和可視化檢測的優勢，但由于氨基脲沒有熒光響應和紫外吸收，構建高靈敏度和可視化檢測氨基脲的光學納米傳感器仍然是個挑戰。為此，科研人員設計了一種基于上轉換發光的納米傳感器，可用于氨基脲的視覺檢測且具有較高的靈敏度和良好的選擇性。該納米傳感器由上轉換納米粒子和磷鉬酸組成，其中，磷鉬酸為氨基脲的特異性識別元件。在0 ~ 16 μM的線性范圍內，傳感器對氨基脲具有較高的靈敏度和視覺響應。該研究建立的簡單、通用的非輻射能量轉移模型為食品中有害物質的檢測開辟了一條新途徑。
肝素是一種臨床用重要抗凝藥物，需要定期進行檢測和劑量調整。常用的熒光法具有響應速度快、靈敏度高等優點，但大多數熒光傳感器在短波長光源的照射下會產生自發熒光，易出現假陽性，同時，還存在制備復雜耗時、檢測儀器昂貴等缺點。為此，科研人員研制了基于上轉換納米粒子的納米傳感器，用于肝素的熒光和比色檢測。該納米傳感器對肝素的檢測靈敏度較高，熒光模式下的檢測限為0.1 nM，比色模式下的檢測限為0.3 nM。此外，團隊還開發了便攜式手機傳感平臺進行肝素定量檢測。這種納米傳感器依靠長波長激發和熒光-比色雙響應檢測信號消除自身熒光，有效提高了傳感器的準確性，從而擴展了肝素的臨床檢測和相關醫療安全的應用。
上述研究工作得到了國家自然科學基金項目和安徽省重點研究與開發計劃的支持。
圖1. 上轉換發光納米探針檢測食品中氨基脲的示意圖。
圖2. 上轉換發光探針檢測血清中肝素的示意圖。
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