分子印迹聚合物(MIP)因其独特的特性和显著的优点,已经成为现代化学传感器的一个重要领域。然而,尽管MIP在传感器中的应用已经非常广泛,但依然面临着一些挑战。将MIP与碳点(CDs)荧光材料结合,特别是通过联邦学习(FL)的方法,能够为解决这些挑战提供新的途径。本文将总结基于MIP与CD偶联的荧光传感策略及其在不同分析物中的应用。
MIP-CDs-FL传感器利用了CDs的荧光特性,使其能够直接或间接地检测目标分子。直接方法适用于具有固有荧光特性的靶标,而间接方法则依赖于荧光标记的类似物或荧光功能单体在竞争性结合和印迹过程中发挥作用。此外,另一种常见的策略是将荧光物质,如量子点(QD)、荧光染料、镧系元素螯合物和金属纳米团簇(NC),嵌入到MIP中。这些荧光物质能够增强传感器的灵敏度和选择性,从而提高检测的准确性和可靠性。
在实际应用中,基于MIP-CDs的荧光传感器已经展示了其在多种分析物检测中的巨大潜力。一个典型的例子是四环素(TC)的检测。由于蜂蜜样品的自发荧光与CD的荧光发射光谱重叠,检测四环素变得非常困难。为了克服这一挑战,研究人员采用了微波辅助溶胶-凝胶法制备了单孔空心MIP包埋的CD(HMIP@CDs),成功地提高了检测的灵敏度和选择性。这种方法不仅缩短了制备时间,还显著提高了荧光传感器的性能,使其在实际样品检测中具有更高的应用价值。
另一个成功的例子是槲皮素(QCT)的检测。研究人员通过一锅法合成了CDs@MOF@MIP传感器,引入高蓝色发光CD作为信号换能器,使传感器能够有效感应槲皮素与传感器之间的键合相互作用,并转化为可检测的荧光信号。与传统方法相比,这种新型传感器不仅提高了检测灵敏度,还在选择性和可靠性方面表现出色。
啶虫脒(ACT)的检测也是MIP-CDs传感器的一个重要应用领域。通过水热法和溶胶-凝胶法制备的MIP包覆硅烷掺杂碳点(MIP@SiCDs)纳米复合材料,不仅能够实现低浓度ACT的检测,还在选择性方面表现出色。研究结果表明,MIP@SiCDs传感器对ACT的选择性优于其他类似物,使其在农药残留检测中具有重要的应用价值。
色胺(TRY)的检测是基于MIP-CDs荧光传感器的另一个成功应用。研究人员通过一锅法合成了基于CDs嵌入的COFs的MIPs传感器,利用TRY-羧基相互作用,通过电荷转移机制实现了TRY的荧光猝灭检测。这种方法不仅提高了检测的灵敏度,还在实际样品的检测中表现出色,使其在食品安全检测中具有重要应用。
尽管基于MIP-CDs-FL的传感器在检测不同分析物方面取得了显著成就,但仍面临一些挑战。例如,如何提高传感器的稳定性和重现性,以及如何在复杂样品中实现高灵敏度和高选择性的检测,仍需进一步研究。此外,传感器的生物相容性和环境友好性也是未来研究的重要方向。
总的来说,基于MIP-CDs-FL的传感器在多种分析物检测中的应用展示了其广阔的前景。通过不断优化MIP和CDs的合成方法,改进传感器的性能,未来有望在环境监测、食品安全、医疗诊断等领域发挥更重要的作用。随着科学技术的不断进步,基于MIP-CDs-FL的传感器将为解决现代社会面临的复杂问题提供更多可能性和解决方案。通过多学科交叉研究和技术创新,MIP-CDs-FL传感器的应用前景将更加广阔。