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近日，南华大学公共卫生学院肖福兵副教授带领团队构建了一种基于竞争反应的二维光子晶体双交联超分子水凝胶传感方法，并用于双酚A的比色和荧光双信号检测。相关原创性研究成果以“Competition-Based Two-Dimensional Photonic Crystal DuallyCross-Linked Supramolecular Hydrogel for Colorimetric and Fluorescent Dual-Mode Sensing of Bisphenol A”为题在国际分析化学领域顶级期刊Analytical Chemistry（IF=8.008，中科院一区，自然指数期刊）上在线发表，论文链接为：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c05662。该项研究成果中，肖福兵副教授为唯一通讯作者，硕士研究生刘洁为共同第一作者，南华大学为第一单位和通讯单位。双酚A（BPA）广泛应用于化工行业，普遍存在于日常塑料制品中，是一种内分泌干扰性化学物质，能在动物体内富集，可导致生殖障碍、癌症和染色体缺陷等疾病，因此，对BPA的有效检测十分重要。双信号检测方法能够结合不同方法的优势，解决单一信号检测结果不准确的问题。然而，由于双信号检测方法需要考虑不同方法的反应条件和不同信号间的相互干扰，因此，其发展和应用受到限制。
二维光子晶体双交联超分子水凝胶用于双酚A双信号检测的原理图
肖福兵课题组利用聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）作为共价交联网络以及β-环糊精（β-CD）和叔丁基（t-Bu）的主客体复合物作为非共价交联网络构建二维光子晶体双交联超分子水凝胶（2DPCDCSH）。由于BPA与β-CD的结合能力比t-Bu的强，以BPA为竞争性客体，破坏了β-CD与t-Bu之间的主客体相互作用，导致水凝胶的交联密度降低而发生膨胀，进而引发二维光子晶体颗粒间距增加和衍射波长红移。通过测量德拜衍射环直径或观察二维光子晶体颜色变化，即可实现对BPA的灵敏检测（检测限1 μg mL -1）。此外，BPA具有自发荧光，但是其荧光效率较低。然而，β-CD/BPA主客体复合物的形成可显著增强BPA的荧光强度，因此荧光可以作为另一种信号，用于BPA的灵敏检测（检测限为0.001 μg mL-1）。比色和荧光检测体系可以共用反应条件，不会相互干扰，并可以得到比单一信号体系更宽的检测范围。本研究所提出的双信号传感方法为BPA的高效检测提供了新方法，并为多样化传感平台的设计提供了新思路。
二维光子晶体双交联超分子水凝胶双信号检测性能图
此次发表的成果是该团队继Advanced Functional Materials，Chemical Engineering Journal， Analytical Chemistry等国际著名期刊之后发表的又一重要研究成果。一直以来，肖福兵副教授课题组聚焦于“典型环境污染物的监测及治理”，取得了一系列的研究成果，积极为保护生态环境、保障人民健康贡献力量。
来源：南华大学公共卫生学院
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