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长期接触有毒砷酸盐会引发皮肤疾病，研究人员构建纳米监测器（NATs）用于捕获和监测人皮肤细胞系中超痕量砷酸盐（LOD=0.55ppb）。该研究为预防皮肤疾病提供新途径，对诊断生物样本中的砷酸盐也有重要意义。
在生活中，砷，这个隐藏在暗处的 “健康杀手”，正悄然威胁着人们的健康。砷是一种广为人知的致癌毒素，在各种制造过程中都有它的身影。长期接触含有砷的物质，尤其是有毒的砷酸盐，会给人体带来极大的危害，皮肤首当其冲。当人体砷酸盐水平升高，患皮肤癌的风险也随之增加。饮用被砷酸盐污染的水，会引发一系列皮肤问题，比如常见的色素沉着过度，某些皮肤斑点会变得比周围皮肤颜色更深；还有砷角化病，手掌、脚底甚至躯干上会长出疣状病变，这些病变有可能进一步发展成鲍恩病、早期皮肤癌，甚至是鳞状细胞癌。世界卫生组织指出，长期饮用砷含量超过 10 ppb 的水，就可能引发皮肤病变 。
目前，检测有毒砷酸盐的方法存在诸多不足。传统的经典方法虽然能定量检测超痕量的砷酸盐，但对仪器要求极高，操作复杂。现代一些方法，如物理装饰构建的纳米监测器，虽然操作简便，但使用寿命较短，固定的染料分子还容易释放到溶液中；化学修饰制备的荧光纳米监测器虽然寿命长、可重复性好，但其检测限较高。在细胞领域，现有的追踪技术成本高昂，技术操作难度大，难以满足实际需求。因此，开发一种简单、灵敏且能持续监测人体皮肤细胞系中砷酸盐的技术迫在眉睫。
为了解决这一难题，来自多个研究机构的研究人员（具体单位未知）展开了深入研究。他们成功构建了基于自组装多晶洞结构的纳米监测器（NATs），用于捕获和监测人皮肤细胞系中超痕量砷酸盐，研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》杂志上。这一研究成果意义重大，为预防皮肤疾病开辟了新的途径，也为生物样本中砷酸盐的诊断指明了新方向。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是采用一锅法（one - pot protocol）在溶剂热条件下制备具有可控涡旋洞穴结构的多晶洞构建模块，以 N，N - 二甲基甲酰胺（DMF）和水为混合溶剂，合成带有微孔腔的铝框架；二是通过层层组装（layer - by - layer assembly）的方式，在多晶洞构建模块的内外表面修饰对砷酸盐具有超灵敏和高选择性的受体，构建出纳米监测器。
下面来看具体的研究结果：
- 无毒纳米监测器的构建模块：研究人员运用一锅简单的溶剂热方法，以 DMF 和水为混合溶剂，将硝酸铝和对苯二甲酸按等摩尔比混合，再利用水热技术在 140°C 加热过夜，经过干燥和过滤后得到带有微孔腔的铝框架粉末，这为后续构建纳米监测器奠定了基础。
- 结构类似晶洞层次纳米监测器的层层组装：在溶剂热条件下，通过简单的一锅法构建了具有可控涡旋洞穴结构的多晶洞构建模块。其中，铝纳米棒的排列在构建分层多孔结构中发挥了重要作用，晶体的生长和棒与棒之间的连续堆叠形成了具有大开口的多孔通道。通过层层组装的方式，成功制备出纳米监测器。
研究结论表明，研究人员成功构建了自组装多晶洞构建模块 NATs，其带有超选择性和超灵敏的受体，能够在体外快速监测和捕获皮肤活细胞中超痕量（LOD=0.55 ppb）的有毒砷酸盐。这种纳米监测器的构建模块具有良好的生物相容性，检测限低于影响皮肤疾病的最低水平。该研究为控制活细胞中致癌毒物的排放、预防皮肤疾病提供了新的思路和方法。在讨论部分，研究人员进一步强调了介孔晶洞状孔隙在体外捕获和定量人皮肤细胞系中有毒砷酸盐的独特优势，为后续相关研究提供了重要参考。这项研究成果为生命科学和健康医学领域在预防皮肤疾病方面提供了新的技术手段和理论依据，有望推动相关领域的进一步发展。
