pH刺激响应型长余辉发光纳米材料用于生物传感与信息加密

长余辉发光是长余辉材料独有的发光特性，它是指材料在外界激发下储存能量，并在停止激发后缓慢释放能量而持续发光的现象。它可以储存来自紫外光、可见光和X-射线等的能量，是一种蓄光型发光材料。古有皇室的“悬明珠与四垂，昼视之如星，夜望之如月”，也有诗人的“葡萄美酒夜光杯”。这些夜明珠和夜光杯的美丽、高贵和神秘正是长余辉材料赋予的一种特殊发光现象。

长余辉纳米材料作为一种典型的持续发光信号探针载体得到了广大科研工作者的关注，已在无自发荧光背景的生物传感、成像和诊疗一体化领域中展现出明显的优势。然而，单分散、形貌规则、粒度均一且发光性能好的绿色发光长余辉纳米粒子的可控合成仍然是一个挑战。此外，目前尚未发现无需其他功能单元或官能团辅助、自身可受环境刺激响应的长余辉纳米粒子及其相关应用的报道。

近日，江南大学食品学院严秀平团队（点击查看介绍）报道了一步水热法制备形貌粒度均一、余辉发光性能良好的鱼雷状绿色发光长余辉纳米粒子（Zn₂GeO₄:Mn²⁺, Pr³⁺）（ZGMP），揭示了ZGMP的酸刺激响应特性及其机理，并将其应用于生物传感和信息加密研究。与常规长余辉纳米粒子相比，自身具有刺激响应特性的长余辉纳米粒子不依赖于材料的功能化修饰或其他配体辅助，信号传导更易于控制。

图1. ZGMP长余辉纳米粒子及其pH响应。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者利用ZGMP的持续发光特性和酸刺激响应性质，结合酶专一催化其底物、抗原抗体特异性识别、酸碱反应等原理，将具有酸刺激响应和持续发光特性的ZGMP应用于食品安全和生物分析中，实现了无自发荧光背景的高选择性和高灵敏分析检测。

图2. 基于ZGMP的食品安全与生物分析。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

然后，作者利用ZGMP和商业化绿色发光印油设计了一种特殊编码的信息存储阵列。在不同紫外光照射和酸处理下，该设计可以实现四种编码读取，显著提高了信息加密的复杂性和安全性，同时为紧急情况下立即用酸（如醋和柠檬汁等）破坏加密信息提供了可能性。

图3. 基于ZGMP的高安全性信息加密。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

该研究工作为设计和发展固有刺激响应特性的长余辉发光纳米材料及其应用提供了新思路和新策略。这一成果近期发表在Angewandte Chemie 上，论文第一作者是江南大学食品学院博士生李娟和南昌大学食品学院黄小林教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

pH‐Responsive Torpedo‐Like Persistent Luminescence Nanoparticles for Autofluorescence‐Free Biosensing and High‐Level Information Encryption

Juan Li, Xiaolin Huang, Xu Zhao, Li-Jian Chen, Xiu-Ping Yan

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011553

导师介绍

严秀平

https://www.x-mol.com/university/faculty/81463