喷涂式“关-开”型DCP检测传感器：生物相容性羧酰胺基传感器的荧光信号和比色凝固触发机制

引言

化学战剂（如神经毒气）因其极高的毒性而对人类生命和公共安全构成严重威胁。快速可靠的检测技术对于及时应对这些威胁至关重要。本文将介绍一种新型喷涂式“关-开”型二乙基氯磷酸酯（DCP）检测传感器，该传感器不仅具备高灵敏度和选择性，还具有生物相容性和便携性，能够在紧急情况下迅速响应并可视化检测神经毒气模拟物DCP。

正文

一、传感器的设计与合成

该传感器采用绿色合成方法，通过离子液体法合成了基于8-氨基喹啉和吡嗪羧酸的小分子传感器。相比传统方法，离子液体法不仅减少了有害溶剂的使用，还提高了反应产率。具体合成步骤如下：

原料准备：8-氨基喹啉（5 mmol）、吡嗪羧酸（5 mmol）和四丁基溴化铵（5 mmol）在惰性气体氛围下混合。

反应启动：加入三苯基亚磷酸（5 mmol），搅拌20分钟。

纯化：通过冷甲醇洗涤去除副产物，最终得到淡黄色粉末状传感器，产率高达83%。

二、传感器的性能表征

通过多种表征手段（如FTIR、Raman、XPS、NMR和DFT计算）验证了传感器的结构完整性和功能特性。

FTIR光谱：显示了N-H和C-O键的存在，表明传感器结构未被破坏。

Raman光谱：确认了吡嗪、酰胺和喹啉的特征振动模式。

XPS光谱：证实了DCP处理后传感器中磷元素的引入。

NMR光谱：进一步验证了传感器与DCP的结合位点，特别是NQuinoline和NPyrazine。

DFT计算：模拟了传感器与DCP之间的相互作用，确定了最稳定的复合物结构。

三、传感器的工作原理

该传感器基于光诱导电子转移（PET）机制，在接触DCP后产生显著的荧光增强效应。具体表现为：

荧光信号：传感器在385 nm激发波长下发出强烈的荧光，最大发射波长为484 nm。

比色变化：在可见光和紫外光下，传感器喷洒在污染区域后，会从黄色变为白色，非污染区域则保持黄色。

四、传感器的选择性与线性范围

传感器对DCP表现出高度选择性，对其他类似化合物（如HCl、H3PO4、NaOH等）无响应。此外，传感器的线性范围为1-50当量，具有较低的检测限（LOD为4.75 µM）和定量限（LOQ为15.75 µM），适用于不同浓度的DCP检测。

五、生物相容性评估

为了确保传感器的安全使用，进行了细胞毒性实验。结果表明，传感器在HaCaT和CCD-1064sk细胞系中的细胞存活率较高，证明其生物相容性良好，适合现场应用。

六、实际应用场景

传感器不仅可以在实验室环境中使用，还能应用于实际环境中的快速检测。例如，在土壤和沙地中的模拟实验表明，传感器能够有效检测DCP污染区域。此外，传感器在蒸汽相检测中也表现出超快响应速度，能够在几秒钟内完成检测。

结论

本文介绍了一种新型喷涂式“关-开”型DCP检测传感器，该传感器具有高灵敏度、选择性和生物相容性，能够在紧急情况下快速响应并可视化检测神经毒气模拟物DCP。未来的研究可以进一步优化传感器的设计，提高其稳定性和响应速度，拓展其在实际应用中的潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138045

Fig. 1. 传感器（红色）和传感器 + DCP（蓝色）的表征

Fig. 2. 传感器、DCP 以及传感器 + DCP 的体外细胞相容性评估