近日，材料學部先端材料創(chuàng)新團隊在《Chemical Engineering Journal》(中科院一區(qū)，TOP期刊，IF=15.1)上，發(fā)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(yè)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(yī)學、臨床診斷等環(huán)境場景，因此建立便捷靈敏的H2O2蒸氣檢測方法在安全監(jiān)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(yōu)點，已經成為環(huán)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(fā)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(huán)境安全具有重要意義。
團隊利用具有聚集誘導發(fā)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）。基于比率的熒光變化，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(yōu)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(fā)高效穩(wěn)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