基于荧光聚合膜传感器的镍离子(Ni2+)快速精准检测技术及其在环境与生物医学中的应用

针对传统镍离子检测方法成本高、耗时长的问题，土耳其马尔马拉大学团队开发了一种新型荧光聚合物膜传感器。该传感器通过390 nm激发/530 nm发射波长实现Ni(II)检测，线性范围1.70×10-8-3.41×10-7 mol L-1，检测限达4.81×10-9 mol L-1，在20秒内即可完成废水、血清等复杂样本分析，为环境监测和健康风险评估提供了高效解决方案。

　　

镍作为重要的工业金属，在合金制造、电镀和催化等领域应用广泛，但其过量暴露会引发肺癌风险升高、过敏反应等健康问题，同时威胁生态系统平衡。传统检测手段如原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)虽精确但设备昂贵、操作复杂，难以满足现场快速检测需求。这一矛盾促使科学家探索新型检测技术——基于荧光原理的聚合物传感器因其高灵敏度、快速响应和便携特性成为研究热点。

土耳其马尔马拉大学的研究团队Soner Cubuk等人在《Journal of Fluorescence》发表研究，通过将2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(2-SH)等功能单体嵌入聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)聚合物基质，开发出可逆型荧光传感器。关键技术包括紫外光固化膜制备、ATR-FTIR结构表征、SEM形貌分析，以及使用Varian Carry Eclipse荧光分光光度计进行光谱性能测试，样本涵盖认证废水(SPS-WW系列)和人血清标准品(Seronorm)。

【光谱分析与膜表征】
ATR-FTIR谱图显示1727 cm^-1处羰基峰和513 cm^-1处S-S键形成，证实成功交联。SEM图像显示膜表面光滑无孔，溶胶含量达99.7%，确保结构稳定性。激发/发射波长确定为390/530 nm，Ni²⁺通过与噻二唑环配位导致荧光猝灭。

【优化检测条件】
pH影响研究表明pH 5.0时信号最强，因酸性条件下质子化会抑制π电子迁移，而碱性环境引发Ni(OH)₂沉淀。响应动力学显示20秒达到峰值荧光强度，后续下降归因于反向扩散效应。

【分析性能】
校准曲线在1.70×10^-8-3.41×10^-7 mol L^-1范围内线性良好，检测限(LOD)4.81×10^-9 mol L^-1优于多数文献方法。通过150次再生循环验证，信号损失仅0.2%，长期稳定性达6个月。

【抗干扰能力】
即使存在1100倍Fe³⁺、900倍Co²⁺/Cu²⁺等干扰离子时，仍保持±5%信号稳定性。实际样本检测回收率103.1%-104.6%，与标准物质认证值误差<4.79%。

该研究突破性地将响应时间缩短至20秒，且无需有机溶剂萃取等前处理步骤。相比同类技术，其检测限降低1-3个数量级，特别是对血清样本的检测能力为生物监测提供新工具。通过模块化设计，该传感器平台可拓展至其他重金属检测领域，符合绿色分析化学发展趋势。研究团队特别指出，该技术成本仅为传统方法的1/10，在工业废水在线监测和职业暴露评估中具有显著应用价值。