固体所在实时同步可视化检测亚硝酸盐方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部蒋长龙研究员团队在实时同步可视化检测亚硝酸盐方面取得新进展。相关研究成果以“Multi-deformable interpenetrating network thermosensitive hydrogel f luorescent device for real-time and visual detection of nitrite”为题发表在Journal of Hazardous Materials (J. Hazard. Mater., 2024, 478,135471)上。

亚硝酸盐（NO2-）被用作食品中的典型添加剂，但摄入人体后会导致血红蛋白在血液中可逆转化，从而损害氧转运系统。此外，它还会与体内的仲胺发生反应形成致癌N-亚硝胺。为了保护人体健康，世界卫生组织规定饮用水中NO2-的最大剂量为1.0 mg/L，肉制品中NO2-的含量不能超过30 mg/kg。但目前亚硝酸盐的检测通常存在检测程序繁琐、仪器费用高、视觉半定量能力差或耗时长等问题，亟需进一步提升检测方法与检测手段。

鉴于此，固体所研究人员开发了一种功能化的掺杂荧光探针的热敏水凝胶，以灵敏地获取NO2-信息。功能化的金纳米团簇（Au NCs）和生物质碳点（BCDs）复合材料被掺入泊洛沙姆（P407）、木质素和纤维素构建的水凝胶的多网络结构中，交联的P407、木质素和纤维素赋予了多网络水凝胶优异的多孔网络结构，使得荧光水凝胶表现出独特的荧光响应行为和操作稳定性。这种新型Au NCs/LCG-P407荧光水凝胶能够优化便携高效的器件策略，为进一步开发食品安全中环境和危险物质检测传感平台提供基础。研究人员进一步将该热敏水凝胶传感器与智能手机的颜色识别器相结合，实现了对环境水体中NO2-的可视化定量检测。

该项研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、安徽省自然科学基金和安徽省重点研究与开发计划的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135471

图1. Au NCs/LCG-P407 荧光水凝胶检测NO2-的示意图。

图2. 四种不同水凝胶的SEM数据：(A) Poloxamer 407 ，(B)木质素，(C)纤维素，(D) LCG-P407；(E) 不同水凝胶的透明度；(F) 不同水凝胶的失水率测试；(G) 不同水凝胶的溶胀动力学实验测试；(H) 不同水凝胶的热重数据表征；(I) 不同水凝胶的zeta数据表征；(J) 激光共聚焦显微镜照片：LCG-P407水凝胶和Au NCs/LCG-P407 @水凝胶对细菌的作用；(K) LCG-P407水凝胶和Au NCs/LCG-P407 @水凝胶大肠杆菌抗菌实验示意图。