中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所水產(chǎn)品質(zhì)量安全與加工研究室開發(fā)了一種可快速靈敏的檢測環(huán)境水體和南極磷蝦中F^?離子的方法。該研究成果以“Switch-Off-On” Detection of Fe³⁺and F^?Ions Based on Fluorescence Silicon Nanoparticles and Their Application to Food Samples”為題，發(fā)表在材料學(xué)期刊《Namomaterials》 (JCR 1區(qū)， IF：5.719) 上。

氟作為人體的必需元素，在許多方面發(fā)揮著重要作用，如牙科保健和骨質(zhì)疏松癥的臨床治療等。人體所需的氟主要來自于飲用水，但若飲用水中氟含量過高，也會(huì)造成牙齒長斑變脆，甚至患有氟骨病，導(dǎo)致骨髓畸形等。因此飲用水中氟含量的高低直接影響了人類的健康。南極磷蝦蘊(yùn)藏量大，并具有豐富的蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸，良好的營養(yǎng)和保健功效。然而南極磷蝦體內(nèi)氟含量相對較高，過量食入將會(huì)對人體產(chǎn)生潛在的危害。因此，如何科學(xué)的、簡便的監(jiān)測環(huán)境水體和南極磷蝦體內(nèi)氟的含量具有十分重要的意義。

為監(jiān)測環(huán)境水體和南極磷蝦中氟的含量，課題組以硅納米顆粒(SiNPs) 熒光探針為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種用于F^?離子檢測的“on-off-on”傳感器。SiNPs是一種非金屬納米粒子，主要含有無毒的C、O、N、Si元素，具有良好的水溶性、光致發(fā)光性、易于功能化、環(huán)境友好、毒性低、且生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各類智能傳感器的開發(fā)。當(dāng)有Fe³⁺加入時(shí)，其會(huì)進(jìn)入SiNPs的空腔，形成SiNPs-Fe³⁺主客體配合物，導(dǎo)致SiNPs熒光猝滅(由“ON”到“OFF”)。 F^?離子不能直接影響SiNPs的熒光，但其與Fe³⁺有較強(qiáng)的親和力，易形成更穩(wěn)定的配合物。當(dāng)F^?離子加入到SiNPs-Fe³⁺體系中，促使Fe³⁺從SiNPs的空穴中移除，從而使體系的熒光恢復(fù)(“ON”)，熒光恢復(fù)強(qiáng)度與F^?離子濃度呈良好的線性關(guān)系，進(jìn)而建立檢測F^?離子的方法。該研究工作首次基于SiNPs將無損的熒光分析技術(shù)成功地應(yīng)用于自來水、南極磷蝦和南極磷蝦粉中F^?離子含量的測定，為檢測方法的開發(fā)、環(huán)境水體和水產(chǎn)品的安全監(jiān)測等方面提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。

                                             基于SiNPs構(gòu)建檢測F^?離子的“on-off-on”傳感器示意圖