窦新存、祖佰祎在高灵敏快速化学比色检测乌洛托品设计方面取得进展

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乌洛托品作为一种重要且易获得的工业原料，对水体和大气环境存在难以降解的潜在威胁，也被用于爆炸物（黑索金、HMTD）的制备。严格监管乌洛托品等易制爆原料的非法储存和运输，对有效降低全球恐怖主义的灾难性威胁至关重要。目前，乌洛托品的检测已逐渐摆脱笨重、耗时的实验室仪器的使用而转向开发便携式和快速传感策略，如表面增强拉曼光谱、荧光和比色法。然而，现有方法在处理安全性和实用性方面缺乏考虑，尤其是在提高便携性、操作简易性、取样效率和传感试剂的安全性对携带和储存所带来的不便，甚至对被分析物表面造成不同程度的损伤。针对上述问题，中国科学院新疆理化技术研究所爆炸物传感检测团队开发了一种准确、抗干扰、温和且便携的方法，提出了一体化的乌洛托品现场可视化检测设计方案，将采样单元和检测单元结合集成为“口袋传感芯片（chip-in-pocket）”，实现了对乌洛托品的快速、高灵敏、无死角比色检测。

        研究人员以固蓝B盐作为检测试剂，基于乌洛托品上的孤对电子和固蓝B盐上N正阳离子之间的静电相互作用实现了乌洛托品温和、高灵敏的比色检测（液体检出限为9 μM）。通过将固蓝B盐加载至聚丙烯酸水凝胶中得到了特异性检测单元，实现了对乌洛托品固体颗粒的超灵敏（17.19 ng）、快速（< 2 s）响应。此外，由压敏胶组成的采样单元由于其固有的多种相互作用使其对微粒具有很强的粘性及内聚性，保证了采样效率（> 90%），且被采样物体表面没有残留，消除了破坏被采样物体的安全顾虑。通过采样单元和检测单元的一体化设计，得到口袋大小的多目标传感芯片，在现场环境下能够同时识别多种危化品，对可疑物体表面的多目标检测具有显著的适用性。无论被采样表面纹理如何，都不受真实环境复杂性的影响，大大提高了筛选效率。面对当前现场检测传感发展所面临的可操作性和便携性问题，这一新策略为现场环境多种危险化学品、有毒物质甚至爆炸物的高效检测提供了较高的参考价值。
        相关研究成果发表于《Journal of Hazardous Materials》，博士研究生任文飞和特别研究助理刘媛为共同第一作者，窦新存研究员和祖佰祎研究员为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中科院从0到1原始创新项目、中国科学院西部之光及自治区等项目的资助。
        文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129263




          文章来源：新疆理化所
     窦新存，新疆理化所研究员。2009年7月以优异的成绩从中科院固体物理研究所毕业，获博士学位、中科院优秀博士论文奖和中科院院长奖优秀奖。目前在新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院及能源研究院从事纳米材料太阳能电池方面的研究工作。窦新存致力于发展新型纳米热电材料、半导体光电材料、器件组装优化以及开发等方面的研究，并取得了一系列的科研成果。2011年他曾应邀撰写英文专著Crystal Growth: Theory, Mechanisms and Morphology（Nova Publishers）中的一个章节。
       祖佰祎，中国科学院新疆理化技术研究所副研究员。主要从事痕量爆炸物的探测、识别分析方面的研究。近年来在Adv. Funct. Mater.、Small、Adv. Optical Mater.、Nanoscale等杂志发表SCI收录论文18篇,其中第一作者及通讯作者文章10篇,发表的论文中,2篇获得“Materials Views中国”亮点报道,1篇被选为卷首插画,1篇SCI引用>50次。申请中国发明专利18项,授权8项,获得1项产品认证,已在新疆公安系统示范应用,并应用于2016年“十三冬”及杭州G20安保一线。主持国家自然科学基金、自治区国际合作等项目共5项,经费130万元,骨干参与国家自然科学基金面上项目、中科院创新基金等项目共10项,经费达1千余万元,曾获2014年及2016年新疆维吾尔自治区自然科学优秀学术论文三等奖。