传感新品
【南京农业大学黄明教授:研发荧光水凝胶传感器,用于检测生物胺和鸡胸肉新鲜度】
随着生活水平的不断提高,食品质量和安全已成为全球日益重要的问题。肉类极易腐烂。在贮藏过程中,微生物和内源酶产生的生物胺(biogenic amines,BA)会引起过敏反应,如低血压、皮肤刺激、头痛,甚至死亡。因此,探索准确、高效的新鲜度检测技术对解决食品安全问题至关重要。BAs是一种具有生物活性的小分子碱性含氮化合物,是食品新鲜度和安全性的重要指标。传统的检测方法包括气相色谱-质谱法、高效液相色谱等。这些方法需要昂贵的仪器和专业技术操作,因此阻碍了实际应用。荧光传感器具有简单、快速和高灵敏度等突出优点。常用的荧光探针包括碳点、香豆素等,其作为荧光部分,均可用于检测肉类变质过程中的BAs。然而,由于荧光团的聚集猝灭(aggregation-caused quenching,ACQ)现象,探针的传感能力通常局限于溶液状态,该局限性制约了这些探头在实时检测中的实际应用。而与ACQ不同的是,具有聚集诱导发射(aggregation-induced emission,AIE)特性的探针在固态和聚集态均显示出强烈的荧光。
这一特性使AIE活性探头成为实际应用中最常用的发光材料之一。此外,某些探针可能表现出轻微的斯托克斯位移,导致荧光自吸收和信号串扰,最终降低检测精度。因此,创建和开发一种具有较大斯托克斯位移的AIE探头检测BAs,从而提高BAs检测的精度和灵敏度至关重要。四邻亚苯(tetraphenylene,TPE)由于其合成简单、光稳定性好、发射效率高等优点,已成为AIE领域的一大亮点。此外,2-(2’-羟基苯基)-苯并噻唑(2-(2’-hydroxyphenyl)-benzothiazole,HBT)是一种具有激发态分子内质子转移(excited state intramolecular proton transfer,ESIPT)效应的荧光化合物,具有大的斯托克斯位移和高的荧光量子产率,使其成为构建分析物检测荧光探针的流行选择。南京农业大学食品科技学院的Li Yuehui等将2 个传统的AIE(TPE)和ESIPT(HBT)荧光体相交,产生TPE-HBT。然后将羟基乙酰化,成功制备出一种新型的BAs比例荧光探针TPE-HBTAc。由于禁止ESIPT过程,TPE-HBTAc仅表现出AIE效应并产生蓝色荧光。
然而,在BAs蒸气存在下,TPE-HBTAc上的乙酰基被选择性地裂解和释放。TPE-HBT同时表现出AIE和ESIPT效应,产生黄色荧光。而将荧光探针集成到具有三维聚合物网络的琼脂糖(agarose,AG)水凝胶中,形成检测BAs的水凝胶传感器,其可以作为高灵敏度包装传感的传感器,配合智能手机辅助分析系统检测鸡胸肉的新鲜度。TPE-HBT在二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)中有292、447 nm的双吸收带。同时,TPE-HBT在446、530 nm处显示出分离良好的双发射带。然而,TPE-HBTAc未表现出双吸收或双发射带。相反,其吸收和发射峰分别出现在303、442 nm。不同比例的H2O/DMSO(fw)混合溶液中制备出11 组荧光探针溶液。随着水含量的增加,荧光光谱发生明显变化。较低的fw值(fw=0%~40%)下,TPE-HBT表现出双发射(波长分别为446、530 nm)。当fw值从50%增加至90%时,短波发射完全消失,而长波发射红移至566 nm。荧光强度也随着fw值的增大而增大。当fw值低于50%时,能发出相对较短的波长光。然而,当fw值超过50%时,TPE-HBTAc的荧光发射逐渐增加,从442 nm红移至474 nm。
该探测器在474 nm处发出淡蓝色峰。随着三甲胺(trimethylamine,TMA)含量的增加,探针在474 nm处的发射逐渐减弱,并出现了以566 nm为中心的新的红移发射带,并迅速增加。此外,在566 nm处观察到1 个清晰的发射点。发射比(I566 nm/I474 nm)是比例响应的显著特征。发射比(I566 nm/I474 nm)与TMA含量在0~12范围内呈良好的线性关系。检出限(limit of detection,LOD)低至65 nmol/L。
该探针对干扰剂中氨的反应是由于其一定的亲核性。芳香胺,由于p-π共轭而降低了亲核性,使得较难引起TPE-HBTAc的荧光响应改变。相反,脂肪胺的荧光发射比显著增加,其荧光强度为I566 nm/I474 nm。
由于乙酰基的保护,荧光探针TPE-HBTAc的ESIPT过程被抑制。假设BAs的加入由于氨基的亲核性而裂解了乙酰基,使探针TPE-HBTAc能够转化为TPE-HBT。为证实这一假设,在探针TPE-HBTAc和TMA的混合物上进行了1H核磁共振测试。苯环上H1、H2和H3的质子信号分别为7.94、7.83、6.86 ppm。此外,在加入TMA后,位于2.41 ppm的甲基信号减弱。
AG具有紧密堆积的微观结构,而TPE-HBTAc-AG具有纤维状微结构和轻微疏松的结构,呈现多孔结构。结果表明,TPE-HBTAc成功地包裹在AG水凝胶中,而不需要经过化学修饰。即使在365 nm紫外灯连续照射25 h后,(R+G+B)/B值也未显著变化。在常规实验室条件下(避光),水凝胶传感器的(R+G+B)/B值在贮藏10 d后未显著变化。
TPE-HBTAc-AG水凝胶传感器的(R+G+B)/B值随着TMA蒸气含量的增加而逐渐增加,并在20~180 ppm范围内呈良好的线性相关(R2=0.993)。TMA蒸气的计算检出限为5.88 ppm。此外,在暴露于180 ppm TMA后,TPE-HBTAc-AG水凝胶传感器的(R+G+B)/B值大幅增加,并在12 min内稳定。水凝胶传感器在接触干扰物(水、乙醇、硫化氢)时,无荧光变化。当接触脂肪胺时,荧光颜色从蓝色显著变化为黄色。然而,腐胺、精胺等BAs由于挥发性低,该传感器中不会产生显著的荧光变化。另一方面,对于芳香胺,由于p-π共轭导致亲核性降低,这些胺蒸汽不易断裂O-乙酰键,较难在该传感器上引起荧光变化。
水凝胶传感器在新鲜鸡胸肉4 ℃贮藏的第0天呈蓝色荧光,第4天变为绿色,第10天变为黄色。而当鸡胸肉在25 ℃贮藏时,TPE-HBTAc-AG水凝胶传感器也表现出相同的荧光从蓝色到黄色的变化趋势。新鲜鸡胸肉的总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量为6.4 mg/100 g,其在4 ℃条件下贮藏第4、6、10天分别为14.19、19.25、25.59 mg/100 g;其在25 ℃条件下贮藏第36、48、60小时分别为14.68、20.74、27.48 mg/100 g。在4、25 ℃下,TVB-N含量与TPE-HBTAc-AG水凝胶传感器的Pearson相关系数分别为0.971和0.988。结果表明,TPE-HBTAc-AG的(R+G+B)/B值与鸡胸肉的TVB-N含量呈显著正相关。
传感动态
【OpenAI迈步7万亿美元芯片帝国目标,已接触博通等公司开发全新AI芯片】
据The Information报道,AI公司OpenAI正在与多家芯片设计商接触,共同探讨研发全新的AI芯片。该公司希望通过自己制造AI芯片来打造成为AI界的“苹果公司”,同时缓解当前AI图形加速卡短缺的问题。此外,OpenAI还积极招募谷歌公司的前员工,并希望借助其在开发Tensor处理器方面的经验和专业技术,开发出自家的AI服务器芯片。
然而,一些媒体认为OpenAI很难开发出能媲美英伟达服务器芯片的产品,并且需要多年的时间才能取得成果。今年2月,OpenAI首席执行官山姆·阿尔特曼(Sam Altman)提出了一个雄心勃勃的AI芯片计划,目标是筹集7万亿美元资金,改造全球半导体产业,推动通用人工智能(AGI)的发展。
阿尔特曼随后表示,“7万亿美元”这个数字并不准确,但他确实认为AI领域需要大量的投资。他认为,AI领域确实需要全球性的大规模资金与能源投资,以构建AI芯片及围绕其的基础设施堆栈,并最终向世界提供大量服务,让所有人从中获得巨大价值。
【汉威科技集团与南京港华签署战略合作协议】
近日,汉威科技集团股份有限公司(下称“汉威科技集团”)董事长任红军率队拜访南京港华燃气有限公司(下称“南京港华”),与南京港华党委书记、董事长朱伟,总经理陈耀明等领导进行交流座谈,并出席双方战略合作协议签约仪式。
汉威科技集团高级副总裁、智慧城市事业群总裁刘瑞玲与南京港华党委副书记吴海俊代表双方签约。根据协议,双方将充分发挥各自资源领域优势,在今后的工作中将进一步增强联动,形成切实有效的沟通交流机制,开展全面合作,通过发展新质生产力推动双方共研共创成果共享,实现共同发展。
我国高度重视燃气安全建设。近年来不断出台相关政策、法规、标准,鼓励充分运用传感器、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,以新质生产力不断提升信息化水平和本质安全水平,保障燃气安全运行。
【曙光传感器事业部党支部荣获“北京市国资委系统先进基层党组织”荣誉称号】
近日,航空工业曙光传感器事业部党支部荣获“北京市国资委系统先进基层党组织”荣誉称号。该党支部集智攻关国家重点科研项目,在微电机及传感器领域打造专业化、规模化供应商,服务于航空航天装备。
近年来,传感器事业部深化基层改革、提升科技创新,在2019~2023年期间科研项目数量大幅提升,党员引领带动职工高质量完成多项型号产品研制任务,发明专利及实用新型等创新知识产权不断增加,同时荣获中国航空工业集团科技进步奖二等奖、三等奖等奖项。
审核编辑 黄宇
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