近日，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所“饲料质量安全检测与评价”创新团队创制了基于金属有机框架（MOFs）的复合传感材料，首次实现牛奶样品中二噁英超痕量、快速SERS传感分析。该成果以“Zr-MOF-Induced Smart Accumulation Enables Surface-Enhanced Raman Spectroscopic Detection of Dioxin at ppt Level in Food Samples”为题，发表于美国化学会（ACS）旗下分析化学与传感器领域旗舰期刊ACS Sensors（IF=9.618, 中科院化学/分析化学1区TOP）。
二噁英是典型的持久性有机污染物（POPs），具有致畸、致癌、致突变的性质，被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物，具有“世纪之毒”的称号，极易在自然界扩散和动物体内蓄积，被公认为对人体健康具有极大潜在危害的全球性散布有机污染物。二噁英通过环境进入食物链，已成为新兴的，影响食品安全的重要因素之一。由环境污染引起食品中二噁英暴露水平往往较低，一般在ppt（即万亿分之一）浓度水平，对其检测属于超痕量分析，目前主要依靠高分辨磁质谱等大型精密仪器进行分析，前处理复杂，质控条件苛刻，检测周期长，分析成本高，一直是分析化学领域的难点。
我所饲料质量安全检测与评价创新团队在前期研究的基础上，设计了一种具有两种微孔结构的锆基金属MOF材料，并以此为基础创新了“高热点”传导的SERS复合传感基底，揭示了目标物与基底表面相互作用精细结构，阐明了基于π-π*堆积诱导目标分子富集与拉曼“指纹”信号原位增强机制。同时，研究通过比较基于不同苯环数量配体的Zr-MOF制备得到不同AuNP/Zr-MOF复合基底对目标物的SERS增强活性，提出了基于吸附能差诱导的SERS增强新策略。在此基础上，实现了实际牛奶样品中2,3,7,8-TCDD的高灵敏快速SERS分析，分析灵敏度1.2 pg/mL，30分钟内完成检测。与国际“金标”分析方法相比，在保证分析灵敏度和可靠性前提下，大大提高了分析效率，降低了检测成本。研究为二噁英等持久性有机污染物防控提供了新的技术手段，同时也为超痕量目标物的光学传感分析开辟了新思路。
研究得到国家“十四五”重点研发计划青年科学家项目和院科技创新工程资助。质标所程劼研究员为论文第一作者，苏州大学材料与化学化工学部贺竞辉教授和质标所王培龙研究员为共同通讯作者。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.3c00639
日期：2023-05-22
