基于聚集诱导发光染料HMPC的环境样品与活体生物中聚酰胺微塑料选择性检测与追踪技术

推荐：研究人员针对聚酰胺(PA)微塑料检测成本高、步骤繁琐等问题，开发了新型聚集诱导发光(AIE)染料HMPC。通过优化溶剂组成、浓度和染色时间，实现了PA在海水、土壤及牛奶中的高选择性荧光标记，并成功应用于斑马鱼和丰年虾活体追踪，为环境与食品安全监测提供了简便高效的解决方案。

　　

随着塑料制品在全球范围内的广泛使用，微塑料污染已成为威胁生态系统和人类健康的重大环境问题。聚酰胺(PA)作为年产量超890万吨的工程塑料，其微塑料碎片因吸附有毒物质的能力而具有特殊风险。然而传统检测方法如显微红外光谱和热裂解色谱-质谱联用技术存在设备昂贵、操作复杂等局限，而常用荧光染料尼罗红(Nile Red)又面临合成成本高、易产生假阳性等问题。

韩国国立研究基金会(National Research Foundation of Korea)和韩国环境产业技术院(KEITI)资助的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表成果，开发出新型聚集诱导发光(AIE)染料HMPC。该染料通过简单的希夫碱反应合成，在吸附PA后产生显著绿色荧光。研究人员采用荧光光谱验证AIE特性，通过热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)和X射线光电子能谱(XPS)证实其与PA的吸附机制主要依赖范德华力和氢键作用。

关键技术包括：1) 溶剂组分梯度实验优化染色条件；2) 10种微塑料和5种非塑料材料的对比选择性测试；3) 环境样品(海水/河水/土壤)和牛奶的直接检测；4) 斑马鱼(Danio rerio)和丰年虾(Artemia)活体示踪实验。

研究结果显示：

1. HMPC的AIE特性验证：在THF-水体系中，当含水量达90%时HMPC荧光强度提升15倍，证实其典型AIE行为。

2. 染色条件优化：确定最佳条件为50% THF溶剂、0.1 mg/mL HMPC浓度和30分钟染色时间，PA荧光强度较其他材料高3-8倍。

3. 作用机制研究：SEM显示HMPC在PA表面形成均匀涂层，XPS检测到N1s结合能位移证实氢键形成，NCI分析揭示C=O···H-N等关键相互作用。

4. 实际应用验证：在未处理的河水中成功识别出78-125 μm的PA碎片，牛奶检测限达0.01 mg/mL，活体实验中观察到PA在斑马鱼肠道富集。

该研究创新性地将AIE特性与微塑料检测结合，首次实现PA在复杂基质中的免预处理检测。相比传统方法，HMPC染色技术将检测成本降低80%，时间缩短至1小时内。其在食品和活体生物中的应用突破，为建立微塑料"从环境到餐桌"的全程监控体系提供了关键技术支撑。研究提出的非共价相互作用机制也为开发其他塑料特异性染料提供了分子设计思路。