首页 > 行业资讯 > 西南大学李念兵/罗红群教授团队 CEJ：从高通量识别的角度设计多通道传感阵列识别多种金属离子

西南大学李念兵/罗红群教授团队 CEJ：从高通量识别的角度设计多通道传感阵列识别多种金属离子

时间：2022-10-13 来源：浏览：

西南大学李念兵/罗红群教授团队 CEJ：从高通量识别的角度设计多通道传感阵列识别多种金属离子

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#高通量识别 1 个

#多通道传感 1 个

#S dots 1 个

#金属离子 1 个

#光学信号 1 个

点击蓝字关注我们

传统的传感器基于“锁-钥”设计理念对待测物进行检测，为此需要设计出具有高选择性和特异性的受体。这种传感器一方面会受到来自与特定目标分子具有相似结构或理化性质的物质的干扰；另一方面，为复杂或者未知样品中的待测物设计高选择性的受体具有很大挑战性。受哺乳动物嗅觉系统的启发，新兴的“传感阵列”分析策略基于模式识别，打破了传统的“锁-钥”理念，是对传统分析方法的补充。传感阵列由多个传感单元组成，这些传感单元与一系列的待测物均会产生不同的相互作用，而非特异性地与某一个待测物结合。借助统计学方法，将这些响应信号转化为每种待测物特定的“指纹图谱”，从而实现对每种类似物的识别。传感阵列应用的两个关键要求是提高传感性能和传感设备小型化。但是，添加更多信息通常需要向阵列添加更多感测元件，这与小型化是矛盾的。解决此问题的另一种方法是记录来自一种传感器的多种传导原理的信号。因此，新兴的多通道传感器阵列正在向多材料传感器阵列发出挑战，这是因为后者一般意味着繁琐的合成和资源的浪费。为了克服这些缺点，高阶传感阵列整合了单一材料不同的转导原理，使传感单元简单化。然而，具有多种信号的传感材料仍然是罕见的。

基于此，西南大学李念兵教授和罗红群教授团队将分析化学与统计学方法结合，提出了一种基于新型纳米材料硫量子点（ S dots ）的多通道传感策略，从高通量识别的角度来区分和检测多种金属离子。

由于硫原子对金属离子的亲和力不同，本研究选择了 8 种金属离子（ Cu ²⁺ 、 Pb ²⁺ 、 Ni ²⁺ 、 Fe ³⁺ 、 Co ²⁺ 、 Hg ²⁺ 、 Au ³⁺ 和 Fe ²⁺ ）作为待测物来评估该多维传感阵列的性能。不同金属离子存在时，包括荧光（ FL ）、二级散射（ SOS ）和紫外 - 可见吸收（ UV-vis ）在内的多种光学信号发生了不同程度的变化。与之前报道的识别金属离子的传感阵列不同，我们小组发现 FL 和 SOS 这两种不同的光学信号可以在荧光分光光度计上巧妙地整合并同时采集。因此， SOS 与 FL 的比值（ S / F ； channel 1 ）首次作为一个信号单元引入多维传感阵列。此外， S dots 和金属离子的相互作用引起了紫外 - 可见吸收光谱的变化， 330 nm 处的吸收被定义为 channel 2 。借助线性判别分析（ LDA ）和层次聚类分析（ HCA ）的统计学方法将上述双通道信号的变化分别转化为 “指纹图谱”和“欧几里得距离 ”，实现了 8 种金属离子的识别与检测。

该工作亮点主要包括：

（1）以单一的纳米材料S dots为传感器收集了多重信号，为探索S dots在具有微小差异的类似物识别提供了一个实例。

（2）首次在多通道传感阵列中引入了比率信号（SOS与FL的比值），通过内置的自校准极大地消除了环境因素的干扰，提高了信号的保真度。

（3）多通道的传感平台不仅能实现实际水样中多种金属离子的定性检测，也能对混合的金属离子完成半定量分析。

（4）对盲样的识别结果准确率达到95.83%, 这一结果进一步验证了该多通道传感阵列识别多种金属离子的准确性和可信度。

综上所述，该传感器阵列巧妙地从单一的纳米材料收集多个传感信号，极大地简化了合成过程，减少了复杂的实验操作，避免了资源的浪费，并且提高了结果的可信度。这一策略为多维传感阵列的构建带来了新的思路，并为类似物的识别和环境监测提供了有价值的参考。

该文章题目为 From the perspective of high-throughput recognition: Sulfur quantum dots-based multi-channel sensing platform for metal ions detection （ DOI ： 10.1016/j.cej.2022.139594 ），发表在国际知名期刊 Chemical Engineering Journal 。西南大学化学化工学院李念兵和罗红群教授为通讯作者，博士研究生孙哲为第一作者。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139594

西南大学李念兵/罗红群教授团队 CEJ：从高通量识别的角度设计多通道传感阵列识别多种金属离子

西南大学李念兵/罗红群教授团队 CEJ：从高通量识别的角度设计多通道传感阵列识别多种金属离子

微信公众号

小编微信