西安交大化學學院高瑞霞教授團隊在PFAS快速區分檢測領域取得重要進展

 

　　針對上述挑戰，西安交通大學化學學院高瑞霞教授團隊與陜西科技大學徐秦峰教授團隊合作，通過系統調控側鏈結構，設計合成了六種具有不同側鏈結構的陽離子型聚噻吩(PTs)，并深入研究了其構效關系。結果表明，六種PTs與不同目標物相互作用時，其構象會發生特異性變化，進而引起UV-vis、溶液顏色和熒光強度的特異性響應。基于上述構效關系，研究團隊結合主成分分析，利用光譜與顏色變化成功實現了對PFOA、PFOS以及包括SDS在內的五種常見陰離子表面活性劑的高選擇性區分。
 

　　探針的高選擇性源于其基于“構象轉換”的獨特傳感機制。以PT32為例，不同分析物可誘導其發生特異性構象變化(如隨機聚集、延伸構象或超分子聚集)，從而輸出不同光學信號。分子動力學模擬揭示，PFOA和PFOS與PT32之間除靜電作用外，還存在氟-氟親和與疏水協同效應，驅動聚噻吩主鏈形成不同的構象變化，并伴隨不同的UV-vis光譜紅移和溶液顏色由亮黃色分別變為粉紅(PFOA)或橙紅色(PFOS)。相反，碳氫鏈表面活性劑(如SDS)僅引起PT32無序聚集，導致光譜藍移和溶液顏色變淺(由亮黃色變為淺黃綠色)。這種顯著的視覺與光譜差異，使識別過程“一目了然”。該工作不僅構建了一個能有效區分PFOA和PFOS的傳感平臺，也為設計高選擇性光學探針提供了新范式。
 

　　近日，該研究成果以《基于側鏈工程的聚噻吩探針通過構象轉換實現PFAS的快速區分檢測》(Side-Chain Engineering of Polythiophene Probes for Multimodal Discrimination of PFAS via Conformational Switching)為題，發表于國際化學領域權威期刊《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)。西安交通大學為第一通訊單位，西安交通大學化學學院博士生董超超和陜西科技大學碩士生楊文琴為論文第一作者，西安交通大學化學學院Sameer Hussain副教授、高瑞霞教授及陜西科技大學徐秦峰教授為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、陜西省自然科學基金及中國博士后科學基金等項目的支持。論文的測試表征得到了西安交通大學分析測試共享中心的大力支持。