【仪表网 研发快讯】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研究部蒋长龙研究员团队在多场景荧光实时检测方面取得新进展。该团队将上转换光学探针嵌入三维多孔水凝胶中，设计并制备了一种可逆水凝胶传感贴片，并将其与智能手机的颜色识别功能相结合，实现了对甲基乙二醛的现场快速检测和分析。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。
甲基乙二醛是一种二羰基有机化合物，广泛存在于葡萄酒的发酵和储存过程以及人体糖酵解代谢中。在葡萄酒中，过量的甲基乙二醛会导致口感不佳，如粗糙、酸涩等；而在人类代谢中，作为糖酵解的副产物，甲基乙二醛的浓度升高会增加糖尿病的患病风险。因此，开发可靠、灵敏且实时的检测方法用于监测甲基乙二醛浓度，不仅对葡萄酒风味的标准化控制具有重要意义，也对糖尿病患者的饮食管理起到关键作用。
三维网络状结构的水凝胶以其优异的拉伸性和生物相容性受到广泛关注。然而，目前大多数荧光水凝胶依赖短波长激发光源，容易受到生物样品自发荧光和背景荧光的干扰。相比之下，上转换纳米粒子(UCNPs)凭借其出色的消除背景荧光干扰能力，在提高检测灵敏度方面具有显著优势。
鉴于此，研究团队开发了一种基于上转换光学探针的可逆水凝胶传感器。该探针由上转换纳米粒子和修饰的曙红B(mEB)组成，通过荧光共振能量转移(FRET)机制实现甲基乙二醛检测。当甲基乙二醛与mEB发生反应后，上转换荧光会从红色转变为绿色，从而实现对甲基乙二醛的精准荧光检测。在此基础上，团队进一步将探针嵌入水凝胶中，研发出可逆水凝胶荧光传感器，并利用3D打印技术构建了便携式传感平台。
研究结果表明，上转换荧光探针和水凝胶传感器的检测限分别达到59 nM和75.4 nM。所设计的传感贴片为葡萄酒生产中风味标准化控制以及糖尿病患者健康监测提供了创新而有效的解决方案。
上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、安徽省自然科学基金的支持。
图1. 基于上转换探针的水凝胶传感贴片的设计制备及其传感响应机制。
图2. 水凝胶传感贴片对于甲基乙二醛的可逆检测。
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