基于苯并噻唑的新型荧光-凝胶双模传感器：突破食品腐败可视化检测的灵敏度与稳定性瓶颈

【编辑推荐】针对食品腐败标志物生物胺（如亚精胺/尸胺）检测中可视化差、稳定性不足的难题，四川大学团队创新设计苯并噻唑荧光探针BTPC-Ta（检测限0.1 nM）及其凝胶载体PD@Ta，通过ΔRGB色度分析（R2=0.98）实现虾类腐败的实时监测，兼具30天稳定性和智能手机兼容性，为食品安全现场检测提供新范式。

　　

研究背景与意义
全球食品安全问题日益严峻，其中生物胺（如亚精胺、尸胺）作为食品腐败的关键标志物，其快速精准检测面临三大挑战：传统方法难以兼顾超高灵敏度（需达到nM级）、裸眼可视化（需显著色变）及长期稳定性。现有荧光探针易受溶剂环境干扰，而纸质传感器则存在信号衰减快的问题。如何开发兼具"可视化-稳定-便携"特性的检测技术，成为食品安全监测领域的迫切需求。

研究团队与方法
西华大学纳米功能材料团队通过分子工程策略，以苯并噻唑为骨架构建荧光探针BTPC-Ta，并创新性地将其封装于聚HEMA凝胶基质（PD@Ta）。研究采用密度泛函理论（DFT）优化分子构型，结合高分辨质谱（HRMS）和核磁共振（NMR）验证反应机制，通过溶剂工程调控凝胶孔径以增强探针稳定性。实际应用中，以白虾为模型建立TVB-N（总挥发性盐基氮）与RGB色度值的定量关系。

主要研究结果

1. BTPC-Ta与PD@Ta的设计策略
   探针通过苯并噻唑π-共轭扩展实现625 nm红区发射，与生物胺反应后产生80 nm蓝移（ΔRGB>150），裸眼可辨红-蓝转变。凝胶载体通过三维网络结构固定探针分子，使操作稳定性提升至30天。

2. 灵敏度与特异性验证
   BTPC-Ta对亚精胺/尸胺的检测限达0.1 nM，较传统方法提升3个数量级。通过DFT计算证实，胺基与探针中氰基的亲核加成触发分子内电荷转移（ICT）机制，导致色变。

3. 实际应用性能
   在虾肉腐败监测中，PD@Ta的R/G/B通道值与TVB-N含量呈线性相关（R²=0.98），智能手机成像分析可实现6种生物胺的快速区分，检测时间缩短至10分钟。

结论与展望
该研究通过"分子设计-载体工程-设备集成"三级创新，首次实现食品腐败标志物的nM级裸眼检测。PD@Ta凝胶传感器突破传统试纸易失效的局限，其30天稳定性为冷链物流监测提供可能。未来通过拓展探针阵列，有望构建多指标同步检测系统，推动食品安全监测从实验室走向现场化、智能化。