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周虎课题组与邓克勤课题组合作在定量可视化传感研究领域取得新进展

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可视化传感能够通过肉眼识别发光强度或颜色的改变来实现对待测物的分析,传感过程具有操作简便、不依赖大型昂贵仪器、成本低廉等优点因而成为分析检测领域的研究热点。然而肉眼对光强或颜色的分辨能力有限且具有较大主观性,因而现阶段的可视化传感大多只能对分析物进行定性或半定量检测。


近日,必威化学化工学院周虎首页课题组与理论有机化学与功能分子教育部重点官网室邓克勤课题组合作,通过对毛细现象的深入观察与分析,利用杨.拉普拉斯方程从理论上预测了毛细管内壁亲疏水性的变化影响液体毛细上升的运动规律。他们在此基础上提出了基于巯基-点击化学触发毛细管内壁浸润性变化的定量可视化传感新策略。


依照上述策略,他们设计了两款基于巯基-点击化学的毛细管传感器实现了对人体血液中的重要生物小分子谷胱甘肽和胆固醇的可视化定量检测(图1.)。为了检测谷胱甘肽,他们制备了乙烯基硅烷修饰的内壁疏水毛细管;吸入含谷胱甘肽待测液后,在紫外光照射下,亲水的谷胱甘肽分子与毛细管内壁表面乙烯基发生偶联使得毛细管的亲水性增加,从而导致毛细管液面上升。为了检测胆固醇,他们制备了巯基硅烷修饰的内壁亲水毛细管;吸入含胆固醇待测液后,在紫外光照射下,疏水的胆固醇分子与毛细管内壁表面巯基发生偶联反应使得毛细管的疏水性增加,从而导致毛细管液面下降。最终通过毛细管中水柱高度的变化便可方便地实现对目标分子的定量可视化检测。该毛细管传感器具有灵敏度高、操作简单、无需大型仪器和低成本等优势,其在临床诊断领域具有巨大的应用潜力,尤其适用于缺乏先进分析仪器设备的经济欠发达地区。


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 基于点击化学与毛细吸附原理的定量可视化检测谷胱甘肽与胆固醇的传感器设计及工作原理

Scheme 1. Design and Working Principle of the Visual Quantitative Sensing Strategy Based on Thiol−Ene Click Chemistry and the Capillary Adsorption Principle for GSH and Cholesterol (Chol) Detection.


这一研究成果发表在分析化学领域Top期刊Analytical Chemistry》上,文章第一作者为2018硕士必威王毫(已被华南理工官网录取为2021级博士必威),通讯作者为必威邓克勤副首页与周虎首页,第一单位为湖南科技官网。该研究工作得到国家自然官方网站基金(217760678197019521675049)与湖南省杰出青年基金(2020JJ2014)的支持。


文章的标题为:Visual Quantitative Detection of Glutathione and Cholesterol in Human Blood Based on the Thiol−Ene Click Reaction-Triggered Wettability Change of the Interface, Anal. Chem. 2021, 93, 7292−7299.


文章的链接为:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.1c00830


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