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上海硅酸盐所研制出新型羟基磷灰石超长纳米线基快速检测试纸
2018-01-19 16:20:27 | 【 【打印】【关闭】

  近年来,快速分析检测技术在化学检测、医学诊断、司法鉴定、环境监测和食品检测等领域具有广泛的应用。仪器分析方法具有高测定精度和低检出限但由于所用仪器一般是大型精密仪器且采用交流电做电源操作较为复杂,使用不方便,一般不适合用于现场快速检测。随着科学技术的进步,各种现场性、临时性、快速高效的分析检测手段相继出现,这些分析检测手段大多是通过颜色变化以及变化程度来实现的。试纸法作为一种快速的现场检测方法其特点是操作简单、携带方便、价格便宜并具有一定的选择性、准确性和灵敏度,在医疗卫生、食品、水质、空气及其它检测方面具有广泛的应用。因此,具备诸多优点的检测试纸应运而生。例如,现今市场上销售的早孕试纸为女性判断是否怀孕提供了快速高效的检测手段。 

  尿糖检测对分析人体健康状态非常重要,定期尿检已经成为大众生活中不可缺少的一部分。现今,尿糖检测试纸已经商品化。在尿糖的检测中,通常需要用到葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶以及显色剂。商业化的尿糖试纸将上述三种物质负载在纸条上,通过显色反应和比色卡来检测尿糖含量。然而,葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶这类天然酶价格高,其制备、提纯和储存均耗时耗力,而且检测活性易受外界环境如pH值、温度等影响。 

  近年来,具有天然酶活性的人工模拟酶受到人们的广泛关注。通过化学方法合成的人工模拟酶成本低,催化活性较为稳定,有望取代部分天然酶应用于分析检测领域。最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的科研团队发明了一种有望用于尿糖检测的快速检测试纸,该检测试纸本身具有类似过氧化物酶的活性,可用于葡萄糖、过氧化氢等物质的快速分析检测。更重要的是该检测试纸制备简单、成本较低、稳定性好,可实现多次重复回收利用。相关研究工作发表在国际重要期刊《欧洲化学》上(Fei-Fei Chen, Ying-Jie Zhu, Zhi-Chong Xiong, Tuan-Wei Sun, Chemistry-A European Journal, 23, 33283337 (2017) ),入选热点论文和封面论文,并且申请了一项发明专利。论文发表后不久,Chemistry Views “Chemical Test Paper from Core/Shell Nanofibers”为题对该研究工作做了报道。(http://www.chemistryviews.org/details/ezine/10432011/Chemical_Test_Paper_from_CoreShell_Nanofibers.html) 

  研究团队发明的方法很简单,在羟基磷灰石超长纳米线上原位生长具有类过氧化物酶活性的Fe基金属有机框架复合物,利用羟基磷灰石超长纳米线上的钙离子与金属有机框架复合物上的羧基之间的耦合作用,制备具有核壳结构的羟基磷灰石超长纳米线@金属有机框架复合物纳米纤维,并将其用于制备快速检测试纸。重要的是,该方法制备的快速检测试纸可实现多次回收再利用,只需将使用后变色的检测试纸浸泡在酒精中仅仅30分钟后,检测试纸就重新变回原来的颜色。 

  高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线是新型无机耐火纸的重要制造原料,在此之前,该团队开展了羟基磷灰石超长纳米线的制备方法探索研究,成功地制备出高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线 (Ceramics International, 41, 6098–6102 (2015); Materials Letters, 144, 135–137 (2015))。该研究工作是新型无机耐火纸的系列研究工作之一,是该团队在成功研发出新型高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线耐火纸 (Chemistry-A European Journal, 20, 12421246 (2014)) 、新型高效抗菌羟基磷灰石超长纳米线耐火纸 (Chemistry-A European Journal, 22, 11224–11231 (2016),入选封面论文和热点论文)、以及新型羟基磷灰石超长纳米线防水耐火纸 (ACS Applied Materials & Interfaces, 8, 34715–34724 (2016)) 、羟基磷灰石超长纳米线有序结构纳米绳和柔性耐火织物(ACS Nano, 10, 11483–11495 (2016))之后取得的又一个新的重要研究进展。   

  相关研究工作得到国家自然科学基金、上海市科委、中科院上海硅酸盐研究所创新重点项目等资助。    

   

  1. (a) 不同尺寸和形状的快速检测试纸,标尺为1 cm(b) 检测过氧化氢的基本原理;(c) 检测葡萄糖的基本原理;(d) 对不同浓度的过氧化氢进行分析检测;(e) 对不同浓度的葡萄糖进行分析检测;(f) 检测试纸可实现多次回收再利用。 

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