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，雖然準確，但往往需要復雜的設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)部有著復雜的毛細血管結(jié)構，這些結(jié)構能夠增強空氣流通，使更多的氣體分子到達鼻腔中的嗅覺神經(jīng)受體，從而實現(xiàn)超強的嗅覺能力。因此，從狗鼻子的復雜結(jié)構中獲得靈感，設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，同濟大學閆冰教授團隊巧妙地將仿生學思想融合于光功能氫鍵有機框架之中，制備出超靈敏的嗅覺光響應仿生傳感器，并應用于非法藥物類似物的跟蹤與監(jiān)測，相關成果以“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，研究人員設計了一種基于二維氫鍵有機框架納米片（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雜環(huán)境中準確識別多種成分，大大提高了檢測的準確性和選擇性，進一步拓寬了其應用范圍。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，響應時間短于5秒，且能夠在復雜環(huán)境中準確識別目標物質(zhì)。此外，研究人員設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制，傳感器能夠在復雜環(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)療診斷等領域發(fā)揮重要作用。

閆冰教授為論文的獨立通訊作者，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基金項目的支持。

論文連接：

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

審核編輯 黃宇