中国计量大学郭良宏/李敏杰团队: 便捷灵活的PFOA污染物可视化检测

学术   2025-02-02 11:51   北京  

研究背景

全氟辛酸 (PFOA) 是一个普遍存在的环境污染物,以其抗降解性和生物累积性而闻名。由于其持久性和有害性,开发快速、灵敏的检测方法对于有效的环境监测和保护公众健康至关重要。

论文简介

近日,中国计量大学郭良宏研究员李敏杰教授团队开发了一种基于 PFOA 和环糊精修饰的金纳米颗粒 (CD@AuNPs) 之间的主客体相互作用的比色传感器,用于 PFOA 的视觉检测(图一)。

  • Figure 1. 环糊精修饰金纳米颗粒可视化检测全氟辛酸 (PFOA) 示意图

环糊精(CD)是一种由葡萄糖单元组成的环状低聚糖,形成的内疏水、外亲水的空腔可在主-客体复合物中包封各种疏水性分子,包括全氟烷基和多氟烷基物质 (PFASs)。基于此,该研究团队使用纳米金修饰环糊精构建传感器识别 PFOA,采用环糊精疏水空腔包封疏水分子 PFOA 长链端,环糊精与 PFOA 复合前后触发纳米金的分散-聚集发生颜色变化用来产生比色信号,从而溶液颜色从鲜红逐渐转变为蓝紫色。

该工作分别使用 6、7、8 个 D(+)-吡喃型葡萄糖组成的环状低聚物,即 α-CD、β-CD 和 γ-CD,作为主-客体识别主体,进行了 PFOA 的检测识别探讨。所构建的比色传感 α-CD@AuNPs、β-CD@AuNPs 和 γ-CD@AuNPs 的对于 PFOA 检测限分别为 170 nM、156 nM 和 204 nM。同时,三种环糊精传感器在同时存在全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、全氟十二烷酸的混合溶液中呈现对 PFOA 选择性识别。对于真实样品湖水样品中加标 PFOA 的回收率在 98% 到 129% 之间(图二)。

  • Figure 2. 三种 CD@AuNPs 检测 PFOA 的灵敏度、选择性以及检测稳定性实验数据图

与传统的检测技术相比,该环糊精-金纳米颗粒可视化试纸条方法简单、操作方便,为水质检测、食品安全和工业污染中 PFOA 的现场检测提供了一种有利工具。

该成果以 “Colorimetric Visualization Detection of Perfluorooctanoic Acid Based on Host-Guest Interactions with Cyclodextrin-Modified Gold Nanoparticles”( 《基于主客体与环糊精修饰金纳米粒子相互作用的全氟辛酸比色可视化检测》) 为题,发表在英国皇家化学会期刊 Environmental Science: Nano 上。

论文信息

  • Colorimetric Visualization Detection of Perfluorooctanoic Acid Based on Host-Guest Interactions with Cyclodextrin-Modified Gold Nanoparticles

    Jiateng Ma, Chuang Liu, Jiali Li, Zhiquan An, Bihong Zhang, Wenjun Hong, Cheng Ye, Minjie Li*, Liang-Hong Guo*

    Environ. Sci.: Nano, 2025, Advance Article
    https://doi.org/10.1039/D4EN01096E

作者简介

马佳腾 硕士研究生
中国计量大学
本文第一作者,2022 级硕士研究生,现就读于中国计量大学能源环境与安全工程学院,环境工程专业。研究方向为污染监测与控制技术。






李敏杰 教授
中国科学院杭州医学研究所

本文共同通讯作者,中国计量大学能源环境与安全工程学院教授,硕士生导师,2025 年初加入中国科学院杭州医学研究所。主要研究领域为环境内分泌干扰物的生物传感识别,环境污染物的内分泌干扰效应与毒理学机制。承担国家自然科学基金委面上及青年基金项目、科技部重点研发计划子课题、浙江省重点研发计划项目等科研项目 10 余项,在 Journal of the American Chemical Society, Environmental Science & Technology, ACS Energy Letters, Trends in Analytical Chemistry, Science of the Total Environment 等期刊上发表 SCI 论文 40 余篇。







郭良宏 研究员
国科大杭州高等研究院
本文共同通讯作者,国科大杭州高等研究院研究员,博士生导师,英国皇家化学会会士,中国化学会环境化学专业委员会委员,中国化学会分析质谱专业委员会委员,中国环境科学学会新污染物治理专业委员会常务委员,中国环境科学学会环境医学与健康分会常务委员。曾任《环境化学》主编,Environmental Science: Processes and Impacts 副主编。主要研究方向为环境毒理学和生物分析化学,主持多项国家基金委、国家科技部、中科院和浙江省科技厅重大重点项目,在 Environmental Health Perspectives, Environmental Science & Technology, Environment International, Water Research, Nano Letters, Analytical Chemistry 等国际期刊发表论文 200 余篇,主编国际上第一部关于新污染物毒理学的英文专著。

相关期刊

Nano aspects of environmental science and sustainability

rsc.li/es-nano

Environ. Sci.: Nano

2-年影响因子*5.8
5-年影响因子*6.7
JCR 分区*Q1 化学-多学科
Q1 环境科学
Q2 纳米科学&技术
CiteScore 分12.2
中位一审周期44 


Environmental Science: Nano 全面报道具有环境用途的工程纳米材料的设计和应用研究,以及人工与天然纳米材料在生物和环境体系中的相互作用。发文范围包括但不限于:纳米材料在水、空气、土壤、食物和能源可持续性等领域的新应用;纳米材料在生物系统中的相互作用以及纳米毒理学研究;纳米尺度材料的环境宿命、反应性和转化;环境中的纳米尺度过程;可持续性纳米技术,包括纳米材料的合理设计、生命周期评价、风险/效益分析等。

Editor-in-Chief
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    🇵🇹 阿威罗大学

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  • Bintian Zhang (张斌田)
    🇨🇳 南方科技大学

  • Ines Zucker
    🇮🇱 特拉维夫大学

* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

 CiteScore 2023 by Elsevier
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