合肥研究院智能手機(jī)傳感平臺(tái)構(gòu)筑及可視化定量分析研究獲進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員蔣長(zhǎng)龍團(tuán)隊(duì)在基于熒光試紙的智能手機(jī)傳感平臺(tái)構(gòu)筑及可視化定量分析方面取得系列進(jìn)展，相關(guān)研究成果相繼發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces和ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

圖1 基于比率熒光試紙的智能手機(jī)傳感平臺(tái)對(duì)血清中谷胱甘肽水平的監(jiān)測(cè)用于人體健康預(yù)判示意圖及期刊封面

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物快速便捷及實(shí)時(shí)可靠的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)具有實(shí)際意義。近年來，基于比率熒光的試紙傳感器由于其便攜性、響應(yīng)快速、靈敏度高及可視化分析等優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。熒光試紙避免了實(shí)驗(yàn)室儀器的使用以及復(fù)雜耗時(shí)的樣品前處理過程，此外，相比于單色熒光傳感器，由于其包含了兩種不同發(fā)射波長(zhǎng)的熒光，可通過發(fā)射強(qiáng)度比來提供對(duì)環(huán)境影響的內(nèi)置校正，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。然而，該分析過程仍依賴于手持式紫外燈和黑暗的環(huán)境條件，一般只能實(shí)現(xiàn)半定量檢測(cè)，制約了在野外或資源受限場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

研究人員基于3D打印制備的小型集成式裝置，并結(jié)合比率熒光試紙及智能手機(jī)構(gòu)筑了便攜式智能手機(jī)傳感平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、可視化及定量檢測(cè)目標(biāo)物。以農(nóng)藥殘留福美雙和谷胱甘肽為研究對(duì)象，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的傳感。相比于單獨(dú)的試紙傳感器，該傳感平臺(tái)通過集成光學(xué)元器件避免了手持式紫外燈的使用及對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求。此外，引入手機(jī)顏色識(shí)別器軟件，利用熒光試紙條的RGB值與分析物濃度之間的線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)及準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)，為食品/藥品監(jiān)管，環(huán)境監(jiān)測(cè)及健康診斷等方面提供了有效的傳感策略。

圖2 便攜式智能手機(jī)傳感平臺(tái)可視化檢測(cè)農(nóng)殘福美雙示意圖

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目和安徽省重點(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。