“镉大年夜米”“毒蔬菜”食物安然事宜屡发重金属离子检测纸来了

近年来，随着工业发展，各种各样的重金属离子排入土壤和水源，随后被动植物接管，又随着食品链进入人体，“镉大米”“毒蔬菜”等食品安全事宜屡有发生。
重金属在人体内能与蛋白质、酶等发生强烈的相互浸染，使它们失落去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。

那么，如何避免这些重金属超标的产品流向餐桌？重金属离子检测成为一道保障“舌尖上的安全”的防线。
但是，传统重金属离子检测方法依赖于大型仪器，操作啰嗦且耗时费力，不适用于现场检测。
近日，中科院理化所微纳材料与技能研究中央设计了一种超浸润重金属离子检测纸芯片，可以让重金属离子检测快速出结果。

喷墨打印超浸润图案

重金属离子污染，紧张是指铜、汞、铅、铬、锰、钴、镍、镉等造成的污染，这些重金属离子超标会引起身体不适，乃至诱发癌症。
尤其是汞及其化合物属于剧毒物质，可在人体内积蓄。

中科院理化所研究员贺军辉见告《中国科学报》：“课题组承担了有害污染物检测的国家重点研发操持课题，个中汞离子是既常见危害性又很大的元素。
由于我们在超浸润材料方面有不少研究履历，以是就考试测验将超浸润材料与重金属离子检测结合起来，想要研发出新的检测方法。
”

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据理解，当液滴与材料表面之间的打仗角靠近0度（超亲）或者大于150度（超疏），这种材料就被称为超浸润材料。
“超浸润材料有很好的浸染，再眇小的区域也可以进行相互浸染。
我们先将超浸润材料图案化，再与生化反应结合起来，这样就可以形成检测纸芯片。
”贺军辉先容道。

那么，如何实现高精度超浸润图案的制作呢？课题组想出了一个办法——那便是利用喷墨打印技能，在超亲水的材料上打印出超疏水的圆圈、线条，可以风雅到几百个纳米，这样就能形成灵敏的微反应器。

“喷墨打印技能是微电子行业大量运用的方法，可以在一个平面上做成各种各样风雅的图案，例如集成电路的芯片，我们的思路便是借鉴了之前的履历。
”贺军辉说。

高精度超浸润图案制作完成后，研究职员又在超浸润图案内通过喷墨打印探针分子，实现了重金属离子剖析纸芯片的制作。
在实际检测过程中，只需将纸芯片放入待测水样中，根据颜色变革即可实现水样中重金属离子的可视化剖析。

贺军辉说：“现在像试纸这样的便携式设备险些没有，颜色变革可以用手机先拍摄下来，再去进行仔细剖析，实在可以在很大程度上方便老百姓运用，包括环境司法上也可以更加迅速。
”

生物酶进行毒性评估

除此之外，课题组还设计了一种利用生物酶进行重金属离子毒性评估的方法。
贺军辉表示：“由于重金属离子对生物酶具有明显的抑制浸染，当它们相互‘碰面’后，重金属离子就会毁坏生物酶的催化浸染，以是我们通过酶匆匆显色反应，实现了水样中重金属离子的总毒性评估。
”

为了提高生物酶的储存时效，研究职员选择利用水凝胶对生物酶进行包埋。
“之前这些反应只能在烧瓶中进行，通过我们的改良，就可以让它们在纸基芯片上发生浸染。
”贺军辉说。

这个办法不仅简化了实际检测的操作步骤，还能为便携式重金属离子检测试剂盒的研发奠定根本。
在课题组的预想中，便携式重金属离子检测试剂盒可以达到“一种试纸检测一种重金属离子”的效果。

在研究过程中，课题组也不得不面临着两个主要的难题：如何担保芯片稳定性和检测灵敏度。
为了让产品更好地适应市场需求，芯片要担保在几个月到一年的韶光内有效。
水凝胶包裹生物酶等生物大分子，可以将有效期提高到半年以上，与此同时检测灵敏度就会随之低落。

贺军辉说：“目前超浸润重金属离子检测纸芯片的灵敏度做到了ppb级，与期待的还有一些间隔，我们期望将来可以做到ppt级。
”

让重金属离子检测“现场化”

据理解，传统重金属离子检测技能紧张依托于大型的检测设备，而且须要在标准的检测实验室中进行，全体过程每每须要一天乃至更长的韶光，花费也不少。
因此，便携式的重金属离子检测仪器一贯是市场的一个“大缺口”。

“例如当百姓到超市、农贸市场买东西时，并不知道有没有重金属离子残留。
如果能大略测试一下且不是很贵，就可以让大部分人接管这个产品。
例如过去检测血糖要到医院，现在便携式的血糖仪只要用针扎一下就能知道结果。
虽然精确性上有差距，但作为便携式的工具，已经能够知足现实需求了。
”贺军辉表示。

由于中科院理化所微纳材料与技能研究中央一贯有根本研究、家当开拓运用的良好积淀，不才一步的事情中，家当化已经写入了课题组的日程表中。

贺军辉见告，课题组首先会考虑推广汞离子检测的试纸。
“例如环境科学这方面，国家有很多环境监测站，对重金属离子检测高度重视。
便携式重金属离子检测试剂盒大批量生产时，我们的本钱会掌握在几毛钱，与之前的检测方法比较，价格会大幅度降落。
”

“这是一种普适性的方法，当我们开拓出廉价、灵敏度高的产品，就能够得到广泛运用。
无论亲水还是疏水体系，这种方法都能形成一系列环境检测、医疗检测的现场检测芯片。
当现场检测芯片与实验室的大型设备结合起来，就会为环境监测和医疗监控供应新路子，意义很大。
”贺军辉说。

《中国科学报》 (2018-10-08 第6版 院所)