中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
非法藥物的流通和濫用一直是全球性的難題。傳統的非法藥物檢測方法，如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、拉曼光譜等，雖然準確，但往往需要復雜的設備和較長(cháng)的檢測時(shí)間，難以滿(mǎn)足現場(chǎng)快速檢測的需求。尤其是在公共安全領(lǐng)域，便攜、快速且高靈敏度的檢測方法顯得尤為重要。此外，在自然界中，許多生物擁有令人驚嘆的感知能力，尤其是狗的嗅覺(jué)，能夠檢測到極低濃度的氣味分子。狗的鼻子內部有著(zhù)復雜的毛細血管結構，這些結構能夠增強空氣流通，使更多的氣體分子到達鼻腔中的嗅覺(jué)神經(jīng)受體，從而實(shí)現超強的嗅覺(jué)能力。因此，從狗鼻子的復雜結構中獲得靈感，設計一種新型仿生嗅覺(jué)傳感器，實(shí)現對非法藥物的定量檢測是非常有前景的。
日前，同濟大學(xué)閆冰教授團隊巧妙地將仿生學(xué)思想融合于光功能氫鍵有機框架之中，制備出超靈敏的嗅覺(jué)光響應仿生傳感器，并應用于非法藥物類(lèi)似物的跟蹤與監測，相關(guān)成果以“Detecting Like a Dog: Biomimetic Olfactory Sensory Fiber for Ultrasensitive Tracing of Illicit Drugs Simulants Based on Photoluminescent HOF Nanosheets”為題在線(xiàn)發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials, 2025, 35, 2425919.)。
受到警犬氣味敏感性的啟發(fā)，模仿狗鼻子的結構，研究人員設計了一種基于二維氫鍵有機框架納米片（CAM-PPA HOF）的光致發(fā)光傳感器，實(shí)現對非法藥物類(lèi)似物的超靈敏檢測。優(yōu)先于傳統單一信號的熒光探針，這項研究引入磷光與熒光雙信號，使得傳感器能夠在復雜環(huán)境中準確識別多種成分，大大提高了檢測的準確性和選擇性，進(jìn)一步拓寬了其應用范圍。實(shí)驗結果表明，Eu@CAM-PPA探針對非法藥物的檢測具有極高的靈敏度和選擇性，其檢測限低至0.019 μM，響應時(shí)間短于5秒，且能夠在復雜環(huán)境中準確識別目標物質(zhì)。此外，研究人員設計了一種仿生水凝膠絲，用于非法藥物的氣相追蹤。通過(guò)結合人工智能輔助的仿生傳感器，能夠通過(guò)特定的氣味指紋精確識別氣相非法藥物，為機器感知和識別提供了新的可能性。
這項研究不僅為非法藥物的檢測提供了新的工具，還為仿生傳感器的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。通過(guò)結合熒光和磷光雙信號機制，傳感器能夠在復雜環(huán)境中實(shí)現高靈敏度和高選擇性的檢測。未來(lái)，這種仿生傳感器有望在環(huán)境監測、醫療診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
閆冰教授為論文的獨立通訊作者，博士研究生阿麗吐尼姑麗·麥麥提為論文的第一作者，該研究工作得到國家自然科學(xué)基金項目的支持。
論文連接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202425919
