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智能所實現水中鉛離子的現場可視化和半定量化檢測
文章来源: 王海倩、杨亮 发布时间: 2019-06-28

  近期,智能所智能微納器件研究室研究團隊在環境危害物可視化分析檢測方面取得新進展。該團隊設計制備了一種高效的比色熒光納米探針,將其打印成熒光試紙,並根據試紙的顔色顯示可以初步判斷水中鉛離子的檢測情況,實現水中鉛離子的現場可視化和半定量化檢測。相關成果已發表在分析領域TOP期刊Analytical Chemistry上。  

  由于鉛離子極大損害人體健康和汙染環境,被認爲是毒性最大的重金屬離子之一。傳統的鉛離子檢測方法,包括溶出伏安法(SV)、原子吸收光譜法(AAS)、原子發射光譜法(AES)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)可以完成對鉛離子的靈敏度和選擇性分析,但其儀器昂貴、檢測周期長以及需要專業人員操作限制了其在現場檢測方面的應用。 

  智能所研究人員開發了一種比率熒光探針檢測水中鉛離子的方法,並且利用熒光探針溶液打印的熒光試紙可以完成檢測。該比率熒光探針由藍色和紅色碳點通過合適的比例混合得到,鉛離子存在時藍色碳點熒光被猝滅而紅色碳點熒光不變,從而在紫外燈照射下觀察到明顯的由藍到紅的顔色變化。通過將試紙的顔色RGB值識別智能手機APP(顔色識別器)或者其他顔色識別卡等,即可實現鉛離子的可視化、實時和半定量化檢測。 

  這種比率探針用低毒的碳點制備,對環境友好;利用熒光光譜儀和智能手機APP對熒光探針溶液的檢測限分別爲2.89nM35.26nM,遠遠低于WHO飲用水中鉛離子的允許限量(10mg·L-1)。用智能手機識別熒光紙條的RGB值,在5分鍾內即可完成水中鉛離子的現場、快速、半定量檢測。熒光紙條易于存放和攜帶,使得檢測鉛離子的方法更加方便、簡單、節省時間和成本效益。 

    這項工作是該團隊在熒光分析檢測試紙研究基礎上的進一步深化。該系列工作還以Fluorescent Nanomaterials for Color-Multiplexing Test Papers toward Qualitative/Quantitative Assays爲題以特邀綜述文章形式發表在Small Method上。

    该项研究工作得到了国家自然科学基金项目,国家973重大研究項目和安徽省重點研究與開發計劃的支持。

  文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b02297 

  

  圖:a) 可视化检测水中铅离子示意图;b)比率熒光探針檢測鉛離子的選擇性;c)比率熒光探針檢測鉛離子的選擇性對應熒光照片(365nm紫外燈照射下拍攝);

d)智能手機檢測鉛離子示意圖;e)智能手機識別的B/R值與鉛離子濃度的線性關系。 

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