近日,陕西科技大学罗晓民、刘新华、姜慧娥等报道了一种可持续、快速响应、高灵敏度、用户友好和分子级水平发光的生物质基材料(AFP-FP),其中包含形貌可按需定制聚集诱导发光(AIE)自组装体,结合智能手机颜色识别软件对R、G、B值进行分析,成功实现了海鲜腐败程度的实时可视化监测。相关研究成果发表于国际著名期刊Food Chemistry。
图1 探针的合成步骤及其AIE性质
具体思路如下:受脑细胞对NH3的生理作用过程的启发,通过简单的"一步法"路线合成了可按需调控的AIE自组装体(AFP)(图1)。只需通过改变溶剂环境,就可以实现AFP自组装体微观形貌按需调控。重要的是,通过分子动力学模拟验证了自组装过程,并结合理论计算对AIE机理进行了解释(图2)。
图2 探针AFP的聚集过程模拟和AIE机理示意
图3 纸基荧光传感器AFP-FP的制备和表征
AFP-FP在日光下呈现的颜色接近白色,被其他气体熏蒸后,AFP-FP的颜色几乎无变化,而仅被NH3熏蒸后,颜色由白色转变为黄色,这表明AFP-FP对NH3的识别具有选择性。重要的是,AFP-FP对于NH3的选择性识别可由裸眼分辨。将AFP - FP置于NH3环境中,AFP - FP的在1 s内由白色转变为黄色,并在5 s内达到最深颜色。由荧光光谱图可知,AFP - FP表现出微弱的荧光,当用浓度为2 ppm的NH3熏蒸时,AFP - FP的荧光强度显著增强,证明了AFP-FP的高灵敏度。随着NH3浓度的增加(2~100 ppm),荧光强度逐渐增强,此外,AFP-FP在525 nm处的荧光强度与NH3浓度之间存在良好的线性关系(y=7.292×103x+7.621×104,R = 0.990),检测限计算为246 ppb。在自然光下,将AFP - FP置于不同NH3浓度的环境中,随着NH3浓度从0增加到20 ppm,裸眼可观测到AFP-FP的颜色从白色逐渐变为黄色。紫外光下,裸眼亦可观测到荧光颜色由黄色逐渐转变为亮绿色。通过RGB值分析发现,自然光(y=0.6x+10.6,R=0.986,2~8 ppm)和紫外光(y=6x+177.6,R=0.986,2~8 ppm)下,AFP-FP的B值与NH3浓度均有较强的相关性,表明AFP - FP为NH3检测提供了一种简单、低成本的方法。另外,AFP-FP在识别NH3的过程中具有良好的抗干扰能力。
图4 NH3传感和海鲜新鲜度监测
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814623017016?via%3Dihub
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