川贝母是一种用于清热润肺、化痰止咳、散结消痈的重要中药材。由于川贝母生长环境特殊而无法满足实际需求量,市场上出现了价格低廉的浙贝母、平贝母、土贝母等假冒川贝母的现象。因此开发新型的便携、可靠的川贝母真伪鉴别技术成为迫切的需求。基于新型导电金属有机框架(cMOF)的化学电阻型气体传感器因而得到极大的发展。近年来,宁夏师范大学曹琳安团队、中国科学院过程工程研究所姚明水团队和中国科学院福建物构所徐刚团队在该领域取得了系列进展(J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 18397;Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14915;Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 172;Nano Res. 2021, 14, 438;Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62 (35), e202303903;PNAS, 2023, 120 (40) e2305125120;Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63(16), e202401679)。
基于cMOF的化学电阻型气体传感器由于其优异的性能,得到众多科学家们的青睐。然而,目前文献中报导的大多数cMOF化学电阻型气体传感器仍然是对单组分气体进行检测,在挥发物组学(Volatolomics,Nano Res., 2022, 15: 8185)领域,尤其是针对中药材挥发物组学的传感器物质识别研究仍处于空白。
最近,曹琳安、姚明水和李懿倩等人详细研究了几种中药材贝母的挥发物组学,并通过层层自组装的方法设计了一种各向异性的cMOF Cu3(HHTP)2薄膜化学电阻型气体传感器,用于中药材川贝母的物质识别。由于几种贝母挥发物组分的差异,cMOF薄膜暴露的大量活性位点及可调的电荷转移特征,该传感器在室温下对贝母挥发组分具有取向依赖的高灵敏度响应,对川贝母的鉴别准确率可达97.2%。这一工作开发出了一种简单、快速、便捷且有效的川贝母鉴别方法,并且为开发下一代用于检测其他名贵中药材的高灵敏度、高精度检测技术提供了可靠依据。
图1 各向异性的Cu3(HHTP)2薄膜化学电阻型气体传感器鉴别川贝母的示意图
上述研究结果作为Report发表于Chin. J. Chem. (2025, 43, 371-377)并被选为当期封面。该项工作得到了国家自然科学基金委、宁夏回族自治区科技厅、宁夏师范大学、介科学与工程全国重点实验室的资助。