基于固相微萃取的凝胶固体荧光技术在表面污染分析中的应用研究

In the field of food safety and environmental safety, there is an urgent need for rapid field analysis methods for pesticide residues, illegal additives, volatile organic compounds on various surfaces. Solid surface fluorescence spectrometry (SSF) has the advantages of handy, easy availability, less sampling, high sensitivity and low cost. However, previous research in SSF overlooked the sampling segment. Priority was given to substrates with high sensitivity though the actual bottleneck in field analysis also included lengthy sensing time and tedious sample pretreatment. Here in this proposal, we introduce a new type of flexible SSF substrate that carries both solid phase microextraction sampling and excellent SSF functions. The substrate is based on polymer gel. We propose to explore the chemical and physical properties of the gel to improve the sampling efficiency. At the same time, methods to improve the quantum yield and/or fluorescence derivatization within the polymer gels will also be examined. It is expected that the proposed polymer gel SSF substrate will be a powerful analytical tool for field surface contaminants analysis.

食品安全及环境安全领域亟需针对农药残留、非法添加剂、挥发性有机物等的现场快速表面分析方法。固体表面荧光法（SSF）具有简便快速、取样量少、灵敏度高等优点。但以往SSF研究忽略了采样环节，缺乏集高效表面采样和SSF于一体的功能性荧光基底，现场分析中需要额外引入采样和制样程序，降低了分析速度，严重制约了SSF在现场表面污染分析领域的应用。本课题拟研究基于固相微萃取、兼具采样和SSF功能的可形变凝胶分析体系。项目拟通过对可形变凝胶基底的成分、流动性、极性和粘弹性等进行调制以提高表面采样（萃取）效率、通过凝胶组分、溶剂和衍生反应体系以优化（转化）待分析物荧光，从而建立针对食品安全及环境安全表面典型污染物的高灵敏度检测方法。项目最大特色是拓展了SSF方法的应用，关注了现场快速监测中极为重要的采样环节，将表面采样和SSF集于一身，有望用于食品和环境安全现场快速分析。

食品安全及环境安全领域亟需针对农药残留、非法添加剂、挥发性有机物等的现场快速表面分析方法。固体表面荧光法（SSF）具有简便快速、取样量少、灵敏度高等优点。但以往SSF研究忽略了采样环节，缺乏集高效表面采样和SSF于一体的功能性荧光基底，现场分析中需要额外引入采样和制样程序，降低了分析速度，严重制约了SSF在现场表面污染分析领域的应用。.我们提出了利用多种可形变凝胶，基于固相微萃取原理及荧光衍生方法，建立兼具采样和SSF功能的可形变凝胶分析体系，以应用于食品安全和公共安全领域的现场快速筛查分析。我们首先讨论了多种可形变凝胶构建SSF基底的可行性，包括PVA凝胶、明胶/壳聚糖凝胶、石墨烯气凝胶、橡皮泥和氧化纤维素等。我们发现PVA凝胶具有优异的流变学性能和黏性，并具有较好的光物理性能和耐热性，是较理想的SSF基底。分子量和溶液的浓度是影响其萃取性能的关键因素。此外，我们将MIPs、量子点、MOFs及荧光分子探针等多种新型材料与可形变凝胶结合，制备荧光衍生反应的凝胶基底，并应用于环境中重金属、抗生素、农残和爆炸物的检测。.在基金资助下，我们也考察了可形变凝胶及荧光衍生凝胶研制过程中制备的材料在其它领域的应用。我们发现，三维石墨烯材料不仅具有良好的吸附能力，且可作为纳米光催化剂(TiO2 NP、AgBr NP等)的完美载体，加快光生电子和空穴的分离，从而提高光催化剂的催化活性。我们还考察了这类材料在环境修复中的作用。.迄今，在基金资助下，我们已经发表了38篇SCI论文，其中包括11篇1区论文。申请11项中国发明专利及1项实用新型专利，并获得4项授权，参加和被邀请参加国际国内会议多次，培养硕博士研究生13人。