Compact device prototype for turn-on fluorescence detection of sarin based on reactive 4,4-diaryloxy-BODIPY derivatives. Lu Liu#, Sheng Li#, Wendan Luo, Jiashuang Yao, Taihong Liu*, Molin Qin*, Zhiyan Huang*, Liping Ding, and Yu Fang. Sens. Diagn. 2024, 3, 1651-1658. Doi: 10.1039/D4SD00228H.

神经性毒剂具有高毒性和毁灭性效应，可对国家安全和公众健康构成严重威胁，被禁止化学武器组织（OPCW）列为附表化合物。开发原位实时、高效实用的神经性毒剂分析技术和便携式检测装备对于毒剂侦测和应急处置指导具有重要意义。客观地讲，不管采用何种技术策略，神经性毒剂侦测均离不开传感器基础，技术上必然立足于传感器准确可靠“感知”目标分析物的能力和水平。根据国家标准GB/T 7665-2005《传感器通用术语》，传感器为能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。换句话说，传感器是能够探知环境或系统中某种物理性质、化学组成或组分含量的装置或器件，兼具微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化或网络化等特点。基于新概念传感器与分子材料研究院多年的研究基础，薄膜基荧光传感器（FFSs）作为一种使用荧光敏感薄膜作为关键信号组件的小型分析装置，能够满足原位和实时检测的要求，越来越受到关注并发展成为继离子迁移谱之后的新一代超灵敏便携式分析技术。

图1. 叠层管式荧光传感器实物图（a）与结构示意图（b）；由控制系统、传感单元、数据处理系统组成的原型传感平台的结构示意图（c）及真实传感测试场景图（d）。

该研究工作设计合成了两种4,4-二氧基修饰BODIPY衍生物OBP1和OBP2，系统评估了该类衍生物对神经毒剂及其模拟物的传感性能。在乙腈溶剂中，两种衍生物可以与神经毒剂模拟物氯磷酸二乙酯（DCP）迅速反应，反应过程伴随着化合物主峰吸光度的降低和荧光强度的增加，化合物溶液颜色在紫外灯下由无色转变为亮绿色，呈现明显的“Turn-on”型响应，且具有大的摩尔消光系数。该类衍生物对神经毒剂及其模拟物表现出优异的传感性能，计算可得OBP1和OBP2对DCP的检出限分别低至1.32×10^-8 mol/L和8.21×10^-9 mol/L。

图2. （a）衍生物OBP2对不同浓度沙林GB的响应测试；（b）衍生物OBP2响应强度与沙林GB浓度的线性关系；衍生物OBP1（c）和OBP2（d）对不同浓度沙林GB的荧光可视化测试结果。

为实现便携式传感测试，该工作自主搭建了由控制系统、传感单元、数据处理系统组成的便携式传感器件和传感平台，实现了原位、快速、实时地测试神经毒剂及其模拟物，对真实样品沙林的检出限低至2.04×10^-5 mol/L。该研究工作和传感策略对有机小分子荧光探针的设计和对神经毒剂的选择性检测具有一定的指导意义和借鉴价值。

此工作为Sensors & Diagnostics杂志主编邀请稿件，文章用图被选为杂志当期封面文章。

共同第一作者：陕西师范大学硕士研究生刘璐、李胜

通讯作者：陕西师范大学刘太宏副教授、军事科学院防化研究院秦墨林博士和陕西师范大学黄治炎副教授

全文链接：https://doi.org/10.1039/d4sd00228h