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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采樣實現(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

烏洛托品作為一種重要且易獲得的工業(yè)原料，對水體和大氣環(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。嚴格監(jiān)管烏洛托品等易制爆原料的非法儲存和運輸，對有效降低全球恐怖主義的災難性威脅至關(guān)重要。目前，烏洛托品的檢測已逐漸擺脫笨重、耗時的實驗室儀器的使用而轉(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攜帶和儲存所帶來的不便，甚至對被分析物表面造成不同程度的損傷。

針對上述問題，中國科學院新疆理化技術(shù)研究所爆炸物傳感檢測團隊開發(fā)了一種準確、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）”，實現(xiàn)了對烏洛托品的快速、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B鹽作為檢測試劑，基于烏洛托品上的孤對電子和固藍B鹽上N正陽離子之間的靜電相互作用實現(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B鹽加載至聚丙烯酸水凝膠中得到了特異性檢測單元，實現(xiàn)了對烏洛托品固體顆粒的超靈敏（17.19 ng）、快速（< 2 s）響應。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微粒具有很強的粘性及內(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，得到口袋大小的多目標傳感芯片，在現(xiàn)場環(huán)境下能夠同時識別多種危化品，對可疑物體表面的多目標檢測具有顯著的適用性。無論被采樣表面紋理如何，都不受真實環(huán)境復雜性的影響，大大提高了篩選效率。面對當前現(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)境多種危險化學品、有毒物質(zhì)甚至爆炸物的高效檢測提供了較高的參考價值。