文章导读
你是否知道，那些难以降解的“永久化学品”PFAS，如今能被肉眼快速区分了？西安交大高瑞霞教授团队联手陕西科技大学，创新设计六种侧链结构不同的阳离子聚噻吩探针，通过独特的“构象转换”机制，让PFOA和PFOS引发截然不同的颜色与光谱变化——溶液从亮黄变为粉红或橙红，而常见干扰物如SDS仅导致轻微变色。结合主成分分析，该方法成功实现了对多种阴离子表面活性剂的高选择性识别。这项发表于《德国应用化学》的研究，不仅为环境监测提供了快速、直观的新工具，更开创了光学探针设计的新范式，让复杂污染物的识别变得一目了然。
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全氟及多氟烷基物质（PFAS）是一类具有持久性、生物累积性和毒性的“永久性化学品”，其中全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）已在全球范围内受到严格管控。建立快速、选择性区分检测PFOA与PFOS的光学方法具有迫切需求。现有光学探针普遍易受环境中常见阴离子表面活性剂（如SDS、SDBS）的干扰，且难以对结构相似的PFOA与PFOS实现区分。
针对上述挑战，西安交通大学化学学院高瑞霞教授团队与陕西科技大学徐秦峰教授团队合作，通过系统调控侧链结构，设计合成了六种具有不同侧链结构的阳离子型聚噻吩（PTs），并深入研究了其构效关系。结果表明，六种PTs与不同目标物相互作用时，其构象会发生特异性变化，进而引起UV-vis、溶液颜色和荧光强度的特异性响应。基于上述构效关系，研究团队结合主成分分析，利用光谱与颜色变化成功实现了对PFOA、PFOS以及包括SDS在内的五种常见阴离子表面活性剂的高选择性区分。
探针的高选择性源于其基于“构象转换”的独特传感机制。以PT32为例，不同分析物可诱导其发生特异性构象变化（如随机聚集、延伸构象或超分子聚集），从而输出不同光学信号。分子动力学模拟揭示，PFOA和PFOS与PT32之间除静电作用外，还存在氟-氟亲和与疏水协同效应，驱动聚噻吩主链形成不同的构象变化，并伴随不同的UV-vis光谱红移和溶液颜色由亮黄色分别变为粉红（PFOA）或橙红色（PFOS）。相反，碳氢链表面活性剂（如SDS）仅引起PT32无序聚集，导致光谱蓝移和溶液颜色变浅（由亮黄色变为浅黄绿色）。这种显著的视觉与光谱差异，使识别过程“一目了然”。该工作不仅构建了一个能有效区分PFOA和PFOS的传感平台，也为设计高选择性光学探针提供了新范式。
近日，该研究成果以《基于侧链工程的聚噻吩探针通过构象转换实现PFAS的快速区分检测》（Side-Chain Engineering of Polythiophene Probes for Multimodal Discrimination of PFAS via Conformational Switching）为题，发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。西安交通大学为第一通讯单位，西安交通大学化学学院博士生董超超和陕西科技大学硕士生杨文琴为论文第一作者，西安交通大学化学学院Sameer Hussain副教授、高瑞霞教授及陕西科技大学徐秦峰教授为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、陕西省自然科学基金及中国博士后科学基金等项目的支持。论文的测试表征得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202521236
高瑞霞教授团队主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/ruixiagao
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这方法真绝了，颜色一变就知道是哪种污染物👍