基于酶抑制效应的反蛋白石聚合物光子晶体平台实现有机胺的高灵敏可视化检测

针对传统色谱法检测有机胺成本高、耗时长的问题，陕西科技大学团队开发了基于反蛋白石聚合物光子晶体（IOPPCs）和脲酶催化反应的新型传感器。该平台通过结构色变化实现有机胺（如乙二胺）的定性/半定量检测，检测限达1×10-9 mol L-1，并整合智能手机APP实现数据量化，兼具抗干扰性、可重用性和便携性，为环境与健康监测提供创新解决方案。

　　

有机胺作为制药、农药等工业的重要原料，其环境残留对人类呼吸系统、肝脏和神经系统具有显著毒性，甚至可能形成致癌亚硝胺。传统检测依赖色谱技术，虽精准却受限于高昂成本和复杂操作。如何实现实时、便携的现场检测成为环境监测领域的痛点。陕西科技大学的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表论文，创新性地将反蛋白石聚合物光子晶体（Inverse Opal Polymer Photonic Crystals, IOPPCs）与脲酶催化反应相结合，构建出可裸眼识别的有机胺传感器，为这一难题提供破局方案。

研究团队运用三项核心技术：1）St?ber法制备单分散SiO₂纳米球模板（粒径219.2 nm，PDI 0.029）；2）光聚合构建具有大比表面积的IOPPCs；3）智能手机APP颜色分析算法，将结构色红移转化为定量数据。通过脲酶催化尿素水解产生NH₄⁺/HCO₃^-引发pH变化，而有机胺通过竞争性抑制脲酶活性干扰该过程，导致IOPPCs反射峰位移差异，实现检测信号放大。

Results部分揭示：1）乙二胺在1×10^-9-1×10^-7 mol L^-1范围内呈现浓度依赖性红移抑制，选择性优于其他胺类；2）IOPPCs的周期性大孔结构（孔径约200 nm）增强溶液渗透与酶负载效率；3）智能手机平台通过HSV色彩模型将肉眼难辨的色差转化为ΔHue值，线性相关系数达0.99。Conclusions指出该平台突破传统仪器依赖，首次将商用APP与光子晶体结合，在10分钟内完成检测，且经过5次再生循环后信号衰减<5%。

这项研究的里程碑意义在于：其一，通过"酶抑制-光子晶体响应-移动端解码"三级信号转导机制，实现环境污染物检测的平民化；其二，为复杂基质（如工业废水）中痕量有机胺监测提供新范式。正如Wu等学者此前在汗液乳酸检测中的探索，本研究进一步拓展了光子晶体传感器（PCs）在健康与环境领域的应用边界，其设计思路可延伸至其他酶抑制型污染物的快检开发。