材料學部先端材料創新團隊在TOP期刊《Chemical Engineering Journal》上發表最新研究成果

發布時間:2024-05-10通訊員:孔祥都出處:材料科學與工程學部供稿審核人:責任編輯:王炯垚訪問量:50

近日,材料科學與工程學部先端材料創新團隊在《Chemical Engineering Journal》(中科院一區,TOP期刊,IF=15.1)上,發表了柔性多功能H2O2氣體傳感材料方面的研究成果“Portable multifunctional sensing platform for ratiometric H2O2 detection and photodynamic anti-bacteria using an AIE-featured electrospinning film”。齊魯工業大學(山東省科學院)材料學部2021級研究生安曉帆為文章的第一作者,高萌副研究員和陶圓圓助理研究員為文章的通訊作者。



過氧化氫(H2O2)作為一種強氧化性化學物質廣泛應用于各種食品加工、水處理、生物醫學、臨床診斷等環境場景,因此建立便捷靈敏的H2O2蒸氣檢測方法在安全監控和健康識別等領域具有重要應用價值。柔性熒光傳感器由于其操作簡單、無損、高靈敏、便攜性等的優點,已經成為環境和健康實時氣體檢測的強大工具。然而,隨著柔性傳感器在不同領域的廣泛應用,除了傳感性能的提高,細菌在柔性薄膜表面的污染,可能導致感染風險和隨之而來的健康安全問題。因此,開發具有抗菌活性的便攜式靈敏氣體檢測傳感器,對保護人類健康和環境安全具有重要意義。


團隊利用具有聚集誘導發光(AIE)性能的介孔二氧化硅熒光納米探針(TBSN)結合孟加拉玫瑰紅修飾的聚乙二醇(RPEG)通過靜電紡絲技術,制備出具有H2O2傳感以及光動力抗菌性能的聚乳酸/聚乙二醇/二氧化硅納米粒子雜化膜(PLA@RPEG@TBSN)?;诒嚷实臒晒庾兓?,柔性PLA@RPEG@TBSN傳感器實現了對H2O2蒸汽的高精度、高靈敏度以及實時可視化的檢測(圖1),其檢測限低至7 ppb。此外由于含光敏劑聚合物的摻入,PLA@RPEG@TBSN表現出優異的光動力抗菌活性。用于口罩上可以在保持有效氣體H2O2傳感的同時,充分攔截和殺死空氣中傳播的細菌氣溶膠,實現抗菌-傳感一體化作用(圖2)。這一設計策略在開發高效穩定的智能氣體傳感器和可穿戴設備,特別是與氣體傳感和健康保護相關的應用中具有巨大的前景。


圖1. 電紡PLA@RPEG@TBSN薄膜的制備過程以及傳感、抗菌示意圖



圖2. PLA@RPEG@TBSN薄膜在口罩上的抗菌、傳感多功能應用


   論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150675  


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