科學(xué)研究

輕工學(xué)院李志健教授團(tuán)隊(duì)在智能檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)表系列研究成果

2024-09-24 15:45 文、圖/輕工學(xué)院 孟卿君 點(diǎn)擊:[]

近日,我校輕工科學(xué)與工程學(xué)院(柔性電子學(xué)院)李志健教授團(tuán)隊(duì)姜慧娥副教授圍繞實(shí)時(shí)可視化智能監(jiān)測(cè)材料及其應(yīng)用開(kāi)展了一系列研究工作,在Nano Today(IF = 13.2)、Journal of Hazardous Materials(IF = 12.2)、Advanced Healthcare Materials(IF = 10.0)等期刊上發(fā)表了系列研究論文。

熒光探針可以對(duì)特定的分子或環(huán)境變化做出高靈敏度的反應(yīng),在特定條件下會(huì)發(fā)出熒光信號(hào),通過(guò)智能手機(jī)顏色識(shí)別程序捕捉熒光變化對(duì)分析物進(jìn)行定性及定量分析,為實(shí)時(shí)可視化智能監(jiān)測(cè)材料提供了一種新策略。

抗菌、抗氧化和紫外屏蔽多功能C-CPQ1薄膜

受天鵝羽毛超疏水性的啟發(fā),利用可持續(xù)材料CMC/PVA制備了一種具有優(yōu)異的阻水性多功能C-CPQ薄膜,該膜集成了實(shí)時(shí)可視化新鮮度監(jiān)測(cè)、熒光防偽和食品保鮮(抗菌、抗氧化和紫外屏蔽)多功能于一體。CMC/PVA的疏水性和抗水蒸氣性通過(guò)模擬羽毛倒刺紋理結(jié)構(gòu)和蠟組成的外表面得到顯著增強(qiáng),C-CPQ的接觸角從21° 提高到138°,水蒸氣透過(guò)率從2655.13 g/ (m2*d)下降到1196.93 g/ (m2*d)??寡趸芰?4%提高到58.6%,紫外光幾乎完全被阻斷。C-CPQ1對(duì)細(xì)菌具有良好的抗菌活性。此外,C-CPQ1 薄膜在明暗條件下都具有可識(shí)別的熒光防偽性能。將智能手機(jī)技術(shù)與C-CPQ1相結(jié)合,可以在自然光下對(duì)食品腐敗進(jìn)行超靈敏、快速和實(shí)時(shí)的視覺(jué)監(jiān)控。C-CPQ1薄膜已被應(yīng)用于食品(肉類(lèi))的保存, 可將肉糜包裝在 4℃和 40% 濕度條件下的保質(zhì)期延長(zhǎng)至 5 天,比傳統(tǒng)的 PE 包裝膜延長(zhǎng)了2天。這些結(jié)果表明,多功能C-CPQ1薄膜作為食品包裝具有廣闊的應(yīng)用前景。

相關(guān)成果以“Swan-feathers inspired smart-responsive sustainable carboxymethyl cellulose/polyvinyl alcohol based food packaging film for robustly integrated intelligent and active packaging”為題發(fā)表在Nano Today, 2024, 56, 102272(IF = 13.2)上。陜西科技大學(xué)為論文第一通訊單位,輕工科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生趙素秋為本論文的主要完成人。

CMIA-FP和CMIA-CU-FP可視化監(jiān)測(cè)食物新鮮度和飲用水中的Cu2+

基于香豆素設(shè)計(jì)了化學(xué)傳感器(CMIA),CMIA對(duì)銅離子具有良好的選擇性和靈敏度,CMIA與Cu2+形成化學(xué)穩(wěn)定的絡(luò)合物CMIA-CU,能夠選擇性識(shí)別H2S,檢測(cè)限為0.562 μM。將CMIA和CMIA-CU負(fù)載到纖維濾紙上,制備生物質(zhì)紙基熒光材料CMIA-FP和 CMIA-CU-FP。將CMIA-FP應(yīng)用于自來(lái)水銅離子檢測(cè),采用加標(biāo)法,將不同濃度的自來(lái)水樣滴加到CMIA-FP上,在自然光下觀察傳感器的顏色變化,通過(guò)顏色識(shí)別手機(jī)應(yīng)用程序讀取CMIA-FP的R、G和B值。銅離子濃度與B值呈良好的線性關(guān)系。將CMIA-CU-FP放置于盛有雞胸肉和蝦肉的培養(yǎng)皿中,將培養(yǎng)皿置于恒溫恒濕箱中72h,每24h記錄傳感器顏色變化,CMIA-CU-FP的顏色從深紅色變?yōu)樯铧S色,根據(jù)顏色變化來(lái)檢測(cè)食物生鮮度,顏色識(shí)別器讀取在不同時(shí)間傳感器的R、G和B值,CMIA-CU-FP的R-G值與儲(chǔ)存時(shí)間呈良好的線性關(guān)系。

相關(guān)成果以“All-in-one strategy for the nano-engineering of paper-based bifunctional fluorescent platform for robustly-integrated real-time monitoring of food and drinking-water safety”為題發(fā)表在Journal of Hazardous Materials, 2024, 467, 133735(IF=12.2)上。陜西科技大學(xué)為論文第一通訊單位,輕工科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生張倩為本論文的主要完成人。

紙基熒光傳感平臺(tái)UFP-BP對(duì)實(shí)際尿液樣品中尿素含量的定量、可視化檢測(cè)

報(bào)道了一種非侵入性、無(wú)需預(yù)稀釋、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單、低成本、能夠?qū)崟r(shí)、定量和可視化居家監(jiān)測(cè)尿液中尿素濃度的紙基熒光傳感平臺(tái),結(jié)合智能手機(jī)顏色識(shí)別軟件對(duì)R、G、B值進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了對(duì)尿素實(shí)時(shí)、便捷的家庭監(jiān)測(cè)。將患有急性腎損傷(AKI)的大鼠尿液滴加到UFP-BP上后,觀察到UFP-BP的熒光強(qiáng)度在大鼠患病第一天最弱,從第二天到第四天逐漸增強(qiáng),與紫外線下UFP-BP的R、G、B分析結(jié)果一致。此外,為了評(píng)估對(duì)人體尿液中尿素含量監(jiān)測(cè)的應(yīng)用潛力,作者研究了UFP-BP對(duì)人工尿液模擬液中不同尿素濃度的響應(yīng)。R、G、B分析結(jié)果表明UFP-BP的G值與人工尿液模擬液中的尿素濃度間存在良好的線性關(guān)系。因此,所提出的紙基熒光傳感平臺(tái)UFP-BP適用于定量檢測(cè)尿液中的尿素。該研究為尿素的家庭監(jiān)測(cè)提供了新的范例,對(duì)未來(lái)食品質(zhì)量評(píng)估、氮代謝疾病早期預(yù)警和臨床診斷的發(fā)展具有積極意義。

相關(guān)研究成果以“Nano-engineered non-enzymatic paper-based fluorescent platform for pre-dilution-free and visual real-time home-monitoring of urea for early-warning of abnormal nitrogen-based unhealthy issues”為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials, 2024, 2402009(IF=10.0)上。陜西科技大學(xué)博士研究生陳立娟為本論文的第一作者。

(核稿:劉國(guó)棟 編輯:劉倩)

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