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新疆理化所竇新存課題組《J. Hazard. Mater.》：通過靜電相互作用和非共價(jià)采樣實(shí)現(xiàn)烏洛托品的超靈敏和快速比色檢測

2022-06-09 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)化學(xué)品口袋傳感芯片可視化檢測爆炸物比色檢測

烏洛托品作為一種重要且易獲得的工業(yè)原料，對(duì)水體和大氣環(huán)境存在難以降解的潛在威脅，也被用于爆炸物（黑索金、HMTD）的制備。嚴(yán)格監(jiān)管烏洛托品等易制爆原料的非法儲(chǔ)存和運(yùn)輸，對(duì)有效降低全球恐怖主義的災(zāi)難性威脅至關(guān)重要。目前，烏洛托品的檢測已逐漸擺脫笨重、耗時(shí)的實(shí)驗(yàn)室儀器的使用而轉(zhuǎn)向開發(fā)便攜式和快速傳感策略，如表面增強(qiáng)拉曼光譜、熒光和比色法。然而，現(xiàn)有方法在處理安全性和實(shí)用性方面缺乏考慮，尤其是在提高便攜性、操作簡易性、取樣效率和傳感試劑的安全性對(duì)攜帶和儲(chǔ)存所帶來的不便，甚至對(duì)被分析物表面造成不同程度的損傷。

針對(duì)上述問題，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種準(zhǔn)確、抗干擾、溫和且便攜的方法，提出了一體化的烏洛托品現(xiàn)場可視化檢測設(shè)計(jì)方案，將采樣單元和檢測單元結(jié)合集成為“口袋傳感芯片（chip-in-pocket）”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)烏洛托品的快速、高靈敏、無死角比色檢測。相關(guān)研究成果以“Ultrasensitive and rapid colorimetric detection of urotropin boosted by effective electrostatic probing and non-covalent sampling”為題發(fā)表在Journal of Hazardous Materials上（DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129263）。研究人員以固藍(lán)B鹽作為檢測試劑，基于烏洛托品上的孤對(duì)電子和固藍(lán)B鹽上N正陽離子之間的靜電相互作用實(shí)現(xiàn)了烏洛托品溫和、高靈敏的比色檢測（液體檢出限為9 μM）。通過將固藍(lán)B鹽加載至聚丙烯酸水凝膠中得到了特異性檢測單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)烏洛托品固體顆粒的超靈敏（17.19 ng）、快速（< 2 s）響應(yīng)。由壓敏膠組成的采樣單元由于其固有的多種相互作用使其對(duì)微粒具有很強(qiáng)的粘性及內(nèi)聚性，保證了采樣效率（> 90%），且被采樣物體表面沒有殘留，消除了破壞被采樣物體的安全顧慮。通過采樣單元和檢測單元的一體化設(shè)計(jì)，得到口袋大小的多目標(biāo)傳感芯片，在現(xiàn)場環(huán)境下能夠同時(shí)識(shí)別多種危化品，對(duì)可疑物體表面的多目標(biāo)檢測具有顯著的適用性。無論被采樣表面紋理如何，都不受真實(shí)環(huán)境復(fù)雜性的影響，大大提高了篩選效率。面對(duì)當(dāng)前現(xiàn)場檢測傳感發(fā)展所面臨的可操作性和便攜性問題，這一新策略為現(xiàn)場環(huán)境多種危險(xiǎn)化學(xué)品、有毒物質(zhì)甚至爆炸物的高效檢測提供了較高的參考價(jià)值。