近期，智能所智能微纳器件研究室蒋长龙研究团队设计了一种高效的比率荧光传感器，制备成荧光纸条，结合智能手机识别纸条颜色RGB值实现实际样品中镉离子的可视化定量检测，相关成果已发表在期刊《Journal of Hazardous Materials》上（DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122506）。这项工作是该团队在基于荧光试纸进行可视化定量分析（Anal. Chem. 2019, 91, 9292-9299）方面取得的新进展。

镉离子是工业活动中释放的一种有毒金属离子，严重危害动植物生长和人体健康。在先前的报道中，用于检测镉离子的荧光传感器大多是单色荧光传感器。然而，单一发射的增加或减少不仅在视觉分辨方面存在困难，而且影响分析的精确性。相比之下，比率荧光传感器包含两种不同的发射波长，这使得颜色变化更容易区分，并通过发射强度比来提供对环境影响的内置校正，从而大大提高了检测精度。此外，定量检测对于环境管理、食品/药品质量控制、临床诊断和社会安全筛查等各个领域中的及时有效监控至关重要。目前大多数定量分析都需要借助昂贵的实验室仪器和操作熟练的技术人员来进行，不适用于实时和现场分析。

研究人员研发了一种用于检测镉离子的比率荧光传感器，并进一步设计了比率荧光纸条结合智能手机的分析平台用于镉离子的可视化、现场和定量检测。橙色发射的金纳米团簇（AuNCs）、蓝色发射的发光氧化石墨烯（EDA-GO）及铜离子（Cu²⁺）构成蓝色发射的比率荧光传感器。镉离子可以诱导比率荧光传感器中的Cu²⁺-GSH-AuNCs聚集从而发射强烈的橙色荧光，使荧光传感器的颜色明显从蓝色变为红色，检测限低至33.3 nM。另外，研究人员用比率荧光溶液制备出荧光纸条，结合智能手机的颜色识别程序构建快速分析平台。基于纸条荧光颜色RGB值与镉离子浓度间的线性关系，对大米样品中的镉离子进行灵敏定量检测，检测限为0.1 μM。该研究提供的快速定量分析的方法在食品安全和环境保护的实时监测中具有巨大的应用潜力。

该项研究工作得到了国家自然科学基金项目，国家基础研究项目和安徽省重点研究与开发计划的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122506

图1 比率荧光传感器设计与检测机理示意图（A）；荧光纸条结合智能手机的分析平台示意图（B）。

图2荧光纸条的颜色随镉离子浓度和时间变化的照片（A）；智能手机识别纸条颜色RGB值的过程展示图（B）；纸条的R/B值与镉离子浓度之间的关系 (C)。

（供稿：智能微纳器件研究室）