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usdt聚集诱导发光材料在食品安全检测中的应用

发布日期:2021-04-09 22:44

  食品中有害物质的快速检测对预防食源性疾病和保障食品安全至关重要。荧光传感具有选择性好、灵敏度高和响应速度快等优点,相较于传统的检测方法具有很大的应用优势。聚集诱导发光材料(AIEgens)在分散状态下荧光较弱,而在聚集态时发出强烈的荧光,可有效克服传统荧光材料聚集荧光猝灭(ACQ)的应用局限。独特的荧光激活特性、较弱的背景荧光、较大的斯托克斯位移和出色的光稳定性等优势,将AIEgens推广到食品安全检测领域。

  近日,华东理工大学朱为宏教授和王琪副教授团队在《发光学报》(EI、核心期刊)发表了题为“聚集诱导发光材料在食品安全检测中的应用”的综述文章。

  该综述重点分析了近年来AIEgens在食品安全检测中的应用进展,如检测农药、兽药、重金属、病原体、食品添加剂等荧光传感器,并对其存在的问题和应用前景进行了总结和展望。

  开发简便、准确、灵敏和高效的食品检测技术对控制食品质量和保障食品安全至关重要。近年来,荧光分析法凭借其操作简便、灵敏度高、响应速度快和空间分辨率高等优点被广泛应用于食品安全检测中。但传统的荧光染料大部分是具有大π共轭体系的疏水性材料,具有明显的光致漂白现象并且在高浓度或聚集状态下易发生聚集荧光猝灭(ACQ),从而导致灵敏度下降。而聚集诱导发光(AIE)荧光材料具有亮度强、usdt抗光漂白性质好和稳定性高等优点。独特的荧光“关-开”性质、可忽略的背景荧光和较大的斯托克斯位移等优势使基于AIEgens开发的生物传感器在食品安全和质量检测领域受到越来越多国内外学者的关注,并被广泛应用于食品中各种污染物的检测以及食品品质的评估。

  有机磷农药(OPs)由于其高效率和低毒性而被广泛用于农业生产中,但OPs是一类神经毒素,易导致神经系统疾病发生。OPs会阻碍乙酰胆碱酯酶(AChE)的氨基与底物胆碱结合,并降低AChE活性,因此基于该酶抑制原理可通过荧光检测AChE的酶活性,间接测定OPs残留。与常规分析方法(如荧光法或高光谱成像)相比,基于AIEgens开发的生物探针(如TPE-1、PTDNPs-AuNPs等)能够更简单、灵敏和快速地检测OPs。图1 AIE探针的化学结构及对农药残留物的检测

  重金属普遍具有较大的毒性,会导致酶和蛋白质失活,从而损伤人体器官、引起慢性中毒甚至死亡。目前,多种荧光探针已被成功应用于检测环境中的重金属含量。例如,具有硫代或硫酮结构的反应型荧光探针对Hg2+具有高检测灵敏度和优良的特异性,因此基于Pyrene-1-CHO和乙二硫醇的反应型AIE荧光探针Pyren-DT能与Hg2+反应引起荧光增强,实现对Hg2+的半定量检测。而为了检测活细胞和生物体中的Hg2+,基于Hg2+诱导的极性反转反应和AIE效应开发的水溶性探针MPIPBS通过反应后探针的水溶性和分子内电荷转移效率变化从而点亮荧光,进一步实现了水样、尿液样品、活细胞和斑马鱼中Hg2+的定量检测。图2 AIE探针的化学结构及对重金属离子的检测

  基于荧光法不需要复杂的仪器且更适合应用于各种实际检测情况,是检测病原菌较为直接方便的方法。考虑到AIEgens在传感方面的独特优势,目前已经开发了许多基于AIE的荧光传感器来检测病原体。由于细菌表面带有负电荷,一般设计带有正电荷的AIE荧光探针来实现细菌检测,AIE探针通过静电相互作用吸附在细菌表面,积累后分子运动受限从而实现AIE荧光响应。但通过非特异性静电作用的AIE探针只能用于细菌成像,为进一步实现特异性识别目标细菌种类,引入不同靶向基团是有效提高AIE传感器成像选择性的方法之一。此外,对病原体的不同微环境敏感响应的AIE探针也可通过识别病原体表面结构和化学成分的差异从而实现病原体种类的有效区分。图3 AIE探针的化学结构及对病原体的检测

  AIEgens作为一种新型的荧光材料在食品安全检测领域已经取得了许多创新性成果。基于AIEgens开发的荧光传感器具有响应快速、选择性好、效率高等优势,实现了对农药、兽药、重金属、病原体和食品添加剂等的选择性识别和检测。尽管如此,设计更高效、更灵敏的AIE荧光传感器仍面临诸多挑战。例如:许多新型的AIEgens(如平面型AIEgens)不能用限制分子内运动(Restriction of intramolecular motions, RIM)进行解释,因此需要对AIE机理进行更深入系统的研究;目前尚未有研究分析AIE纳米颗粒的修饰方法、尺寸和形状对荧光传感效率的关系,需要进一步优化;提高选择性是准确识别目标分析物的研究重点,需要将AIEgens与肽、适配体、分子印迹等结合以进一步提高靶向性;开发便携式、可视化的AIE荧光传感器用于现场“免仪器”检测对拓展应用市场具有良好的前景。随着对AIEgens的创新设计和深入研究,相信其会在食品安全检测领域具有更为广泛的应用。

  通讯作者简介王琪,博士,副教授,2014年于四川大学获得博士学位,主要从事药物载体材料、肿瘤靶向性课题以及诊断治疗相结合、构建新型给药系统等的研究。以第一或通讯作者在Advanced Functional Materials,National Science Review,Biomaterials、Chemical Science,ACS Applied Materials & Interfaces等国内外知名学术期刊发表论文30余篇,引用700余次。申请国家发明专利10项(已授权4项)。主持国家自然科学基金2项,负责国家重大研究计划子课题1项,入选上海市“浦江人才计划”、华东理工大学青年英才。朱为宏,博士,教授,博士研究生导师,国家杰出青年科学基金获得者,教育部“长江学者”特聘教授,教育部新世纪优秀人才(2007年),科技部创新人才推进计划(2014年),上海市学术带头人(2015年),国家“万人计划”科技创新领军人才(2016年),上海市化学协会理事(2016年)。主要研究领域为精细化工(染料),围绕有机功能染料稳定性强化机制展开工作。至今已在Angew. Chem. Int. Ed.,J. Am. Chem. Soc.,Nature Comm.,Chem等期刊发表 SCI收录论文290余篇,被引16 000余次,H指数71。申请中国发明专利32项,其中26项已授权。曾获国家自然科学二等奖两项(2019年第一完成人;2007年第三完成人)、上海市自然科学一等奖两项(2006年第三完成人;2017年第一完成人)、上海市牡丹奖等。入选2018、2020年度科睿唯安化学领域“高被引科学家”(Highly Cited Researchers)。

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