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仪表网 研发快讯】非制式爆炸物的高灵敏现场检测对保障国家安全和人民生命安全具有重要意义，同时也是分析检测领域中的一大难点。中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队长期致力于痕量爆炸物现场检测性能提升机制研究，在荧光探针结构调控、非晶态纳米材料调控、多模传感材料构建等提升检测灵敏度及抗干扰性方面发展了系列解决方案(Angew. Chem. Int. Ed. 2022,e202203358、Adv. Mater. 2023,2300526、Adv. Mater. 2020,32,1907043、Adv. Sci. 2024,11,2309182、JACS Au,2024,4,545、Aggregate 2022,e260)。
团队近期针对过氧化爆炸物重要原料过氧化氢现场检测灵敏度不足问题，从提升识别位点活性和提升检测产物荧光信号富集能力两个角度出发，提出了“萘酰亚胺基荧光探针π共轭桥调控”和“纳米纤维素与探针氢键作用”协同提升过氧化氢检测灵敏度策略。基于过氧化氢的氧化特性，以硼酸为识别位点，以1,8-萘酰亚胺基为荧光团，以噻吩、苯和呋喃为π共轭桥，设计合成了三种萘酰亚胺基荧光探针。研究发现，相较于其它两个荧光探针，以噻吩为π共轭桥的MOHB-IMTP探针展现出最为显著的荧光变化(荧光颜色从浅蓝色变为黄绿色)和最快的响应速度(提升2倍)，该探针对H2O2的荧光检测限为38.5 nM，且对氧化剂、氨基酸和常见的离子化合物等22种潜在共存物具有优异的选择性和抗干扰能力。在此基础上，引入富含羟基的纳米纤维素，基于氢键作用构筑了MOHB-IMTP/纳米纤维素胶体探针。通过独立梯度模型(IGM)分析及实验，证实该胶体探针促使反应产物在纤维素上聚集，有效的富集了荧光信号，达到信号扩大提升检测灵敏度的目的，检测限降至4.0 nM。本研究提出的π共轭桥调控和纳米纤维素信号富集策略，为痕量化学物质高灵敏传感材料设计提供了新的思路。
相关研究成果以“Precise Modulation of the π?Conjugated Bridge of Naphthalimide-Based Probes for High-Performance Fluorescent Sensing of H2O2”为题发表于《分析化学》(Analytical Chemistry)，中国科学院新疆理化技术研究所与新疆大学联合培养硕士研究生姜若楠，中国科学院新疆理化技术研究所蔡珍珍副研究员为论文共同第一作者，祖佰祎研究员和窦新存研究员为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、新疆维吾尔自治区自然科学基金、天山创新团队计划、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。
萘酰亚胺基荧光探针π共轭桥调控策略示意图
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