非法藥物的流通和濫用一直是全球性的難題。傳統(tǒng)的非法藥物檢測方法，如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、拉曼光譜等，雖然準(zhǔn)確，但往往需要復(fù)雜的設(shè)備和較長的檢測時間，難以滿足現(xiàn)場快速檢測的需求。尤其是在公共安全領(lǐng)域，便攜、快速且高靈敏度的檢測方法顯得尤為重要。此外，在自然界中，許多生物擁有令人驚嘆的感知能力，尤其是狗的嗅覺，能夠檢測到極低濃度的氣味分子。狗的鼻子內(nèi)部有著復(fù)雜的毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)空氣流通，使更多的氣體分子到達(dá)鼻腔中的嗅覺神經(jīng)受體，從而實現(xiàn)超強(qiáng)的嗅覺能力。因此，從狗鼻子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中獲得靈感，設(shè)計一種新型仿生嗅覺傳感器，實現(xiàn)對非法藥物的定量檢測是非常有前景的。

日前，同濟(jì)大學(xué)閆冰教授團(tuán)隊巧妙地將仿生學(xué)思想融合于光功能氫鍵有機(jī)框架之中，制備出超靈敏的嗅覺光響應(yīng)仿生傳感器，并應(yīng)用于非法藥物類似物的跟蹤與監(jiān)測，相關(guān)成果以“Detecting Like a Dog: Biomimetic Olfactory Sensory Fiber for Ultrasensitive Tracing of Illicit Drugs Simulants Based on Photoluminescent HOF Nanosheets”為題在線發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials, 2025, 35, 2425919.)。

受到警犬氣味敏感性的啟發(fā)，模仿狗鼻子的結(jié)構(gòu)，研究人員設(shè)計了一種基于二維氫鍵有機(jī)框架納米片（CAM-PPA HOF）的光致發(fā)光傳感器，實現(xiàn)對非法藥物類似物的超靈敏檢測。優(yōu)先于傳統(tǒng)單一信號的熒光探針，這項研究引入磷光與熒光雙信號，使得傳感器能夠在復(fù)雜環(huán)境中準(zhǔn)確識別多種成分，大大提高了檢測的準(zhǔn)確性和選擇性，進(jìn)一步拓寬了其應(yīng)用范圍。實驗結(jié)果表明，Eu@CAM-PPA探針對非法藥物的檢測具有極高的靈敏度和選擇性，其檢測限低至0.019 μM，響應(yīng)時間短于5秒，且能夠在復(fù)雜環(huán)境中準(zhǔn)確識別目標(biāo)物質(zhì)。此外，研究人員設(shè)計了一種仿生水凝膠絲，用于非法藥物的氣相追蹤。通過結(jié)合人工智能輔助的仿生傳感器，能夠通過特定的氣味指紋精確識別氣相非法藥物，為機(jī)器感知和識別提供了新的可能性。

這項研究不僅為非法藥物的檢測提供了新的工具，還為仿生傳感器的發(fā)展開辟了新的道路。通過結(jié)合熒光和磷光雙信號機(jī)制，傳感器能夠在復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)高靈敏度和高選擇性的檢測。未來，這種仿生傳感器有望在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

閆冰教授為論文的獨(dú)立通訊作者，博士研究生阿麗吐尼姑麗·麥麥提為論文的第一作者，該研究工作得到國家自然科學(xué)基金項目的支持。

論文連接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202425919

審核編輯 黃宇