重金属是环境中常见的污染物之一,具有长期存在、隐蔽、不易分解、水体毒性高等特点。不同来源的重金属通过不同的方式进入河流,最终流入湖泊和大海,这将会对流域的生态环境和人类健康构成重大威胁。例如,Cu2+在较高浓度下会损害人体健康,导致DNA发生不可逆的变化;Pb2+毒性极大,会影响儿童智力和骨骼的发育;Hg2+会影响线粒体的正常运作并引起氧化应激,损害人体神经系统、消化系统等;Cr3+会导致胃肠道损害、循环系统疾病和肾衰竭。虽然环境中存在多种不同类型的重金属离子,但目前对重金属离子的检测通常是点对点的方式,过程既耗时又费力,且无法同时实现多组分重金属离子检测。
鉴于此,固体所研究人员对亚克力板进行数控加工,利用毛细管驱动力和疏水内壁,设计了微流控传感器阵列。有机荧光探针具有成本低、灵敏度高、选择性好、发光性能易于调节、易于阐明反应机理等优点,可以直接与重金属离子反应生成配合物。研究人员基于微流控传感器阵列和荧光探针,研制了由4个荧光探针组成的荧光微流控传感器阵列。荧光微流控传感器阵列采用对Hg2+、Pb2+、Cr3+和Cu2+有特异响应的荧光纳米材料作为荧光纳米探针的信号响应组分,通过将一系列荧光探针与微流控传感器阵列相结合,实现了对Hg2+、Pb2+、Cr3+和Cu2+的同步实时视觉检测。基于此,进一步将微流控荧光传感器阵列与智能手机的颜色识别器相结合,实现了对环境水体中多组分重金属离子的可视化定量检测。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、安徽省自然科学基金和安徽省重点研究与开发计划的支持。