同济大学科研团队设计基于Tb3+功能化的氢键有机框架(HOFs)杂化材料的智能多重光响应“舌”
时间:2024-04-30
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来源:中国稀土协会
人对溶解在唾液中的食物分子和离子产生的感觉称为味觉。人类的味觉系统能够识别五种基本味道：酸味、甜味、苦味、咸味和鲜味。在品尝食物时，味蕾细胞中的感受器会对味觉刺激做出特异性响应，不同的响应信号传递到大脑的味觉皮层后，大脑会根据响应模式对该味觉刺激做出判断。过去几十年来，人们一直致力于设计基于电响应信号的仿生传感器阵列，而光学传感器因其简单、快速、实时监测和便携等优点在味觉传感领域具有广阔的研究前景。
为了模仿人类味觉的感知过程，实现多种不同味觉的化合物的区分，我院闫冰教授团队近期通过将荧光和磷光信号结合，开发了一种具有多模式光响应的智能味觉传感器，可以有效识别出鲜味、酸味和苦味，相关研究成果以“Smart Multiple Photoresponsive Tongue for Sensing Umami, Sour and Bitter Tastes Based on Tb3+ Functionalized Hydrogen-Bonded Organic Frameworks”为题在线发表于国际知名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials, 2024, 34, 2316195)。
原位组装到由三聚氰胺和三聚氰酸构建的 MCA 氢键有机框架中制备成Tb@MCATMA (Tb@1)。Tb@1 基于荧光和磷光双输出信号，能有效区分鲜味(5'-肌苷酸二钠和5'-鸟苷酸二钠)、酸味(草酸和柠檬酸)以及苦味(5-羟甲基糠醛和2-糠醛)化合物，同时将六种化合物成功划分为三类TYPE A, TYPE B 和TYPE C，这三种类别与鲜味，酸味和苦味相对应。此外，通过调制激发波长，Tb@1传感器能对每种风味化合物产生独特的“指纹信息”，无需复杂的数据处理就能识别每种分析物。经过探索，该课题组发现同类分析物的相同响应模式归因于同样的传感机制。研究工作通过引入荧光和磷光双输出信号，克服了传感器阵列中每个探针专一性响应的限制，并通过开发智能多重光响应舌，进一步实现了对鲜味、酸味和苦味的感知。</p>
<p> 闫冰教授为论文的独立通讯作者，博士研究生张孜硕为论文的第一作者，该研究工作得到国家自然科学基金项目的支持。</p>
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