基于仿生变色龙策略的多色荧光水凝胶传感器用于食品新鲜度现场监测

《Dyes and Pigments》：Chameleon-inspired Ratiometric Fluorescent Hydrogel for On-Site Monitoring of Food Freshness through Multi-Color Response

本文受变色龙动态变色机制启发，开发了一种新型比率型荧光探针PDCN，通过特异性识别尸胺（Cad）实现了食品新鲜度的实时监测。该探针集成于海藻酸钠水凝胶中，展现出浓度依赖的多色荧光转变（红→黄→蓝），在多种储存条件下与TVBN值高度相关（R2 > 0.97），为智能包装提供了无需仪器的腐败预警方案。

　　

亮点

受变色龙动态颜色适应机制的启发，一种新型比率型芘基荧光探针PDCN通过引入二氰乙烯基团以实现对尸胺（Cad）的特异性识别而被开发出来。PDCN通过亲核加成诱导的荧光比率变化（I₄₀₂/I₄₆₅）实现了对Cad的快速（<35秒）和选择性检测，达到了31 nM的超低检测限，并具有宽线性范围（0-200 μM）。将PDCN初步集成到试纸条上实现了视觉化的Cad检测，但灵敏度限制促使了增强型水凝胶平台的设计。

材料与仪器

除非另有说明，所有试剂和溶剂均购自阿拉丁化学有限公司和中国医药集团化学试剂有限公司（上海），均为分析纯且未经进一步纯化。实验全程使用超纯水（电阻率为18.25 MΩ·cm）。Britton-Robinson缓冲溶液通过将0.20 M NaOH滴入100 mL三酸混合物（磷酸、硼酸和乙酸，浓度均为0.04 M）中制备。

PDCN的设计与合成

为了实现多色检测和对Cad的特异性反应活性，将吸电子基团二氰乙烯基引入到芘骨架上，这可以扩展探针的π共轭体系，构建供体-受体（D-A）共轭结构。探针PDCN通过1-芘甲醛与丙二腈在无水乙醇中一步缩合即可轻松合成，产率为63%（方案1）。其结构通过¹H NMR、¹³C NMR和HRMS进行了充分表征（图S1?S3）。

Cad促进的荧光和紫外吸收变化

为了研究...

结论

总之，我们开发了一种受变色龙启发的传感平台，用于实时监测食品新鲜度，该平台结合了比率型荧光探针（PDCN）和海藻酸钠水凝胶基质。功能化有二氰乙烯基的PDCN对尸胺（Cad）表现出卓越的选择性和灵敏度（LOD = 31 nM），通过亲核加成诱导的荧光变化（I₄₀₂/I₄₆₅）实现了快速检测（<35秒）。通过将PDCN集成到水凝胶平台中，实现了浓度依赖的...