陕师大刘太宏副教授、江西中医药大学伍振峰教授《ACS AMI》：双模比色传感器阵列检测液相和植株中紫苏醛

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“十四五”规划指出推进产业数字化转型，要加快发展智慧农业，聚焦传感器、高端芯片等关键领域。近年来，植物性活性成分定量检测技术在智慧农业领域备受关注。紫苏叶油因主成分类型差异可分为紫苏酮型、紫苏醛型、紫苏烯型、香薷酮型等。其中，只有紫苏醛型紫苏符合2020年版《中华人民共和国药典》中紫苏叶项的要求，因而探索快速、灵敏、在线检测紫苏醛含量的方法对未来高品质健康和高质量生产具有重大意义。本文利用闭环结构罗丹明-肼（R6G-N₂H₄）、方酸菁-肼（SQ-N₂H₄）和2,4-二硝基苯肼（DNPH）三类衍生物体系，构建了快速准确评估紫苏醛（Perillaldehyde）的Turn-On型比色传感器阵列。通过伯胺/肼与紫苏醛中醛基发生特异性反应引发UV-vis吸收和荧光发射双模式信号变化，实现了对紫苏醛的快速、灵敏传感响应；同时研究体系的荧光特征信号显著增强也表明了其对紫苏醛具有良好的选择性和较高的灵敏度。体系对紫苏醛液相中的检出限约为20.0 μM，还具有肉眼可识别、快速简便等特点。基于智能手机APP的RGB识别系统，率先开发了概念性阵列化传感试纸条，测试结果表明该方法的参考值与紫苏醛含量间具有良好的线性相关性，可在15分钟内实现对紫苏醛含量的定性和半定量评价，在未来智慧农业领域具有潜在应用。全文以“Dual-Mode Optical Sensor Array for Detecting and Identifying Perillaldehyde in Solution Phase and Plant Leaf with Smartphone”为题，发表于ACS Appl. Mater. Interfaces期刊。图1.加入不同浓度紫苏醛后的R6G-N₂H₄ (a)、SQ-N₂H₄ (c)和DNPH (e)溶液的UV-vis光谱图；加入不同浓度紫苏醛后的R6G-N₂H₄ (b)和SQ-N₂H₄(d)溶液的荧光发射光谱图；(f) R6G-N₂H₄、SQ-N₂H₄和DNPH体系在加入不同浓度紫苏醛后的颜色变化序列。图2. R6G-N₂H₄(a)、SQ-N₂H₄ (b)和DNPH (c)加合物体系中加入相同浓度的五种分析物后的颜色变化；(d) 三种加合物对不同分析物的归一化吸光度和荧光强度变化；(e) 传感阵列对不同分析物传感性能。图3.(a) 不同浓度紫苏醛气体中传感试纸条颜色变化；(b)紫苏醛浓度与参考值y的线性关系；(c)实际样品评价过程方案。图4. (a)阵列化传感试纸对不同分析物的响应情况；(b)响应情况对应的PCA分析图。图5. (a) 基于智能手机APP的概念性RGB识别系统对气态紫苏醛含量进行评价；(b) 真实样品紫苏植株与对照植物绿萝的传感试纸条响应效果对比；(c) 样品评价实景图片。

作者简介

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第一作者：陕西师范大学硕士研究生赵佳音

通讯作者：陕西师范大学刘太宏副教授、江西中医药大学伍振峰教授通讯作者简介一：刘太宏，2012年师从房喻院士获得工学博士学位，同年10月至2017年10月分别在美国中佛罗里达大学（UCF）和新泽西理工学院（NJIT）从事博士后研究工作。目前任职于陕西师范大学化学化工学院，主要研究领域为近红外双光子荧光探针的结构创新和性能优化，荧光传感薄膜材料的设计制备及器件化。迄今在Nat. Commun., Adv. Mater. Technol., Chem. Commun., Sens. Actuators B, ACS Appl. Mater. Interfaces，J. Phys. Chem. B/C等期刊发表学术论文50余篇。参与获得陕西省自然科学技术一等奖（2019年，排名7/11）和陕西省普通本科高校高等教育教学成果奖特等奖（2021年，排名7/9）。 通讯作者简介二：伍振峰，医学博士，教授，博士生导师，英国University of surrey访问学者。主要研究方向为中药制制关键技术与装备研究。主持参与国家自然科学基金、国家重点研发计划等国家级与省部级项目20余项，主编和参编国家规划教材和专著6部，获授权专利50余项，在国内外学术期刊上发表学术论文160余篇，其中SCI收录50余篇，包括Nano-Micro Lett、J Control Release、Research、Food Chem、Ultrason Sonochem等期刊。担任《中草药》《世界中医药》《Chinese Chem Lett》等杂志青年编委。兼任中国医药设备工程协会中药设备制剂工程技术专业委员会秘书长、中华中医药学会中成药分会常务理事、中华中医药学会中药药剂专委会委员、中华中医药学会中药制药工程分会委员等。获江西省科技进步一等奖、二等奖等奖励6项，荣获国家青年拔尖人才、江西省百千万人才工程、江西省杰青等荣誉。

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c16469

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