近日，我校轻工科学与工程学院（柔性电子学院）李志健教授团队姜慧娥副教授围绕实时可视化智能监测材料及其应用开展了一系列研究工作，在Nano Today（IF = 13.2）、Journal of Hazardous Materials（IF = 12.2）、Advanced Healthcare Materials（IF = 10.0）等期刊上发表了系列研究论文。
荧光探针可以对特定的分子或环境变化做出高灵敏度的反应，在特定条件下会发出荧光信号，通过智能手机颜色识别程序捕捉荧光变化对分析物进行定性及定量分析，为实时可视化智能监测材料提供了一种新策略。
图1 抗菌、抗氧化和紫外屏蔽多功能C-CPQ1薄膜
受天鹅羽毛超疏水性的启发，利用可持续材料CMC/PVA制备了一种具有优异的阻水性多功能C-CPQ薄膜，该膜集成了实时可视化新鲜度监测、荧光防伪和食品保鲜（抗菌、抗氧化和紫外屏蔽）多功能于一体。CMC/PVA的疏水性和抗水蒸气性通过模拟羽毛倒刺纹理结构和蜡组成的外表面得到显著增强，C-CPQ的接触角从21° 提高到138°，水蒸气透过率从2655.13 g/ (m2*d)下降到1196.93 g/ (m2*d)。抗氧化能力从14%提高到58.6%，紫外光几乎完全被阻断。C-CPQ1对细菌具有良好的抗菌活性。此外，C-CPQ1 薄膜在明暗条件下都具有可识别的荧光防伪性能。将智能手机技术与C-CPQ1相结合，可以在自然光下对食品腐败进行超灵敏、快速和实时的视觉监控。C-CPQ1薄膜已被应用于食品（肉类）的保存， 可将肉糜包装在 4℃和 40% 湿度条件下的保质期延长至 5 天，比传统的 PE 包装膜延长了2天。这些结果表明，多功能C-CPQ1薄膜作为食品包装具有广阔的应用前景。
相关成果以“Swan-feathers inspired smart-responsive sustainable carboxymethyl cellulose/polyvinyl alcohol based food packaging film for robustly integrated intelligent and active packaging”为题发表在Nano Today, 2024, 56, 102272（IF = 13.2）上。陕西科技大学为论文第一通讯单位，轻工科学与工程学院硕士研究生赵素秋为本论文的主要完成人。
图2 CMIA-FP和CMIA-CU-FP可视化监测食物新鲜度和饮用水中的Cu2+
基于香豆素设计了化学传感器(CMIA)，CMIA对铜离子具有良好的选择性和灵敏度，CMIA与Cu2+形成化学稳定的络合物CMIA-CU，能够选择性识别H2S，检测限为0.562 μM。将CMIA和CMIA-CU负载到纤维滤纸上，制备生物质纸基荧光材料CMIA-FP和 CMIA-CU-FP。将CMIA-FP应用于自来水铜离子检测，采用加标法，将不同浓度的自来水样滴加到CMIA-FP上，在自然光下观察传感器的颜色变化，通过颜色识别手机应用程序读取CMIA-FP的R、G和B值。铜离子浓度与B值呈良好的线性关系。将CMIA-CU-FP放置于盛有鸡胸肉和虾肉的培养皿中，将培养皿置于恒温恒湿箱中72h，每24h记录传感器颜色变化，CMIA-CU-FP的颜色从深红色变为深黄色，根据颜色变化来检测食物生鲜度，颜色识别器读取在不同时间传感器的R、G和B值，CMIA-CU-FP的R-G值与储存时间呈良好的线性关系。
相关成果以“All-in-one strategy for the nano-engineering of paper-based bifunctional fluorescent platform for robustly-integrated real-time monitoring of food and drinking-water safety”为题发表在Journal of Hazardous Materials, 2024, 467, 133735（IF=12.2）上。陕西科技大学为论文第一通讯单位，轻工科学与工程学院硕士研究生张倩为本论文的主要完成人。
图3纸基荧光传感平台UFP-BP对实际尿液样品中尿素含量的定量、可视化检测
报道了一种非侵入性、无需预稀释、环境友好、操作简单、低成本、能够实时、定量和可视化居家监测尿液中尿素浓度的纸基荧光传感平台，结合智能手机颜色识别软件对R、G、B值进行分析，实现了对尿素实时、便捷的家庭监测。将患有急性肾损伤（AKI）的大鼠尿液滴加到UFP-BP上后，观察到UFP-BP的荧光强度在大鼠患病第一天最弱，从第二天到第四天逐渐增强，与紫外线下UFP-BP的R、G、B分析结果一致。此外，为了评估对人体尿液中尿素含量监测的应用潜力，作者研究了UFP-BP对人工尿液模拟液中不同尿素浓度的响应。R、G、B分析结果表明UFP-BP的G值与人工尿液模拟液中的尿素浓度间存在良好的线性关系。因此，所提出的纸基荧光传感平台UFP-BP适用于定量检测尿液中的尿素。该研究为尿素的家庭监测提供了新的范例，对未来食品质量评估、氮代谢疾病早期预警和临床诊断的发展具有积极意义。
相关研究成果以“Nano-engineered non-enzymatic paper-based fluorescent platform for pre-dilution-free and visual real-time home-monitoring of urea for early-warning of abnormal nitrogen-based unhealthy issues”为题发表在Advanced Healthcare Materials, 2024, 2402009（IF=10.0）上。陕西科技大学博士研究生陈立娟为本论文的第一作者。
