来自非法添加剂、包装污染物和农药残留的三聚氰胺污染威胁着乳制品安全，需要进行快速检测。传统方法如色谱法或质谱法虽然精确，但由于其复杂性、耗时性和成本问题，缺乏现场适用性。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种有前景的用于灵敏、快速且无需标记分析的替代方法。然而，当前的SERS技术面临着诸如复杂的基底合成、对环境有害的样品处理以及无法区分类似物等挑战。因此，开发一种无需预处理就能检测三聚氰胺及其类似物的简单SERS方法仍然迫在眉睫。本文提出了一种直接的SERS检测方法，以实现对牛奶中三聚氰胺的准确、快速且无需预处理的检测。通过将银胶体、氢氧化钠和氯化钠溶液混合制备聚四氟乙烯-银纳米球（PTFE-AgNPs）SERS基底，然后通过压滤组装将其沉积在PTFE滤膜上。此外，稀释后的牛奶无需任何预处理即可直接进行SERS测试。此外，还使用随机森林（RF）、主成分分析-支持向量机（PCA-SVM）和卷积神经网络（CNN）进行了定性和定量分析。在这三种算法中，CNN分类模型在区分三聚氰胺、蜜白胺、三聚氰酸一酰胺和空白对照方面达到了最佳准确率99.25%，而CNN回归模型在三聚氰胺定量方面的决定系数（R）为0.9999。牛奶中三聚氰胺的检测限（LOD）为3.32×10⁻⁷M，低于世界卫生组织（WHO）推荐的限值。该方法具有简单的SERS基底制备和无需预处理的特点，能够快速、高效地检测三聚氰胺及其类似物，促进了SERS在食品安全监测中的更广泛应用。
表面增强拉曼散射（SERS）基底的性能优化和功能扩展是其实际应用面临的主要挑战。针对食品安全监测中痕量农药残留快速检测的迫切需求，开发了一种基于软质聚酰胺（PA）织物的可重复使用且高灵敏度的SERS基底。通过氧等离子体（OP）处理，在交织的PA纤维上成功创建了密集的波纹状纳米结构，经证实可显著提高SERS性能。在热沉积银之后，最佳的Ag-35/PA-20基底表现出1.28×10的增强因子和令人满意的均匀性。通过擦拭法在苹果表面原位检测0.1 ppm福美双（浓度远低于美国监管限值），证明了该基底在实际中的检测能力。除了生成纳米结构外，FTIR和XPS分析证实，OP处理同时改变了PA的表面化学性质。强极性基团的引入不仅改变了银的生长模式，还通过剥离试验验证了银与PA表面之间的牢固附着力。由于其优异的机械稳定性，该基底表现出卓越的可重复使用性，即使在五个重复使用周期后仍保持高活性。这种经济高效、灵活的基底将高灵敏度与出色的可重复使用性相结合，为基于SERS的快速食品安全监测创造了新机遇。
近年来，表面增强拉曼光谱（SERS）在生物医学应用中展现出了无与伦比的灵敏度和分子特异性。然而，利用传统SERS对生物标志物进行无创且灵敏的检测以用于口腔癌诊断仍然存在挑战。对于口腔癌的早期诊断，在光谱识别方面存在两个难题：一是涉及低浓度和动态生物标志物的捕获，另一个是呼吸和唾液样本中的复杂干扰。为应对这些挑战，我们开发了一种等离子体共价有机框架（COF）合成SERS生物传感器，以增强SERS信号并提高生物标志物的吸附效率。该传感平台将银纳米线网络与具有微孔的COF-TpPa薄膜集成在一起。基于这种等离子体COF基底，液体和气态分子在无需任何预处理的情况下均表现出优异的SERS性能。利用基于气态和液态分析物拼接SERS光谱的轻梯度提升（LGB）算法进行深度学习分析，在使用人工呼出的甲硫醇和唾液尿酸的实验中，口腔癌识别准确率达到了98%。这项工作探索了SERS在检测气液流体分析物和无创临床癌症诊断中的应用，并且可能在食品安全和环境监测方面具有重要的未来作用。
圆偏振热激活延迟荧光（CP-TADF）有机发光二极管（OLED）因其高激子利用效率和简化的器件结构而成为有前途的光电器件，在3D显示、量子计算和信息存储等方面展现出广阔的应用前景。然而，发光效率与发光不对称因子（g）之间固有的权衡显著限制了高性能CP-TADF材料的多样性。在本研究中，我们使用密度泛函理论（DFT）和含时DFT（TD-DFT）方法，并结合热振动相关函数（TVCF）方法，系统地研究了已报道的热激活延迟荧光分子QAO的发光机制。通过计算系间窜越速率、反向系间窜越速率、辐射衰减速率和非辐射衰减速率，我们证实了QAO的TADF特性。此外，对电子圆二色性（ECD）光谱和g值（1.92×10）的评估证实了圆偏振发光（CPL）特性。此外，基于这些发现，我们提出了两种策略（引入手性单元和扩展受体单元）来增强CPL和TADF性能，并构建了两种新型高效的CP-TADF分子（QAO-Cz和QAO-CzNCF）。结果表明，与初始QAO相比，QAO-Cz（4.06×10）和QAO-CzNCF（4.46×10）的g值有了很大提高，分子的电跃迁偶极矩（|μ|）和磁跃迁偶极矩（|m|）减小。与|m|（0.723×10尔格·高斯、0.474×10尔格·高斯、0.349×10尔格·高斯）相比，|μ|（3.885×10静电单位·厘米、1.242×10静电单位·厘米、0.786×10静电单位·厘米）的降低程度更大，导致|m|/|μ|和g值增加，进一步提高了CPL性能。同时，与QAO（0.14电子伏特）相比，分子QAO-Cz（0.03电子伏特）和QAO-CzNCF（0.05电子伏特）的能隙显著减小，而自旋轨道耦合值显著增加，确保了这些分子具有优异的TADF性能。因此，揭示了基本的结构-性能关系并阐明了内部发光机制。提出了设计CP-TADF分子的明智策略，并且所设计的CP-TADF分子均成功实现了CPL和TADF性能的协同优化，这项工作为开发高性能CP-TADF发光体提供了新的见解。
准确测量有害合成染料对环境和食品安全检测极具吸引力。在此，通过使用天青A作为荧光团精心设计红色荧光碳点（R-CDs），以优化光学特性，从而促进在648nm处的高效荧光发射。构建的R-CDs表现出与激发无关的特性、出色的光稳定性和优异的水溶性。令人鼓舞的是，所开发的R-CDs对孔雀石绿（MG）表现出特异性响应，能有效将其与其他物质区分开来。工程化的R-CDs对MG表现出浓度响应型荧光猝灭，响应时间快，线性检测范围明确为0.09 - 8.21μM，超低检测限为24.2 nM。此外，对鱼组织中MG的加标回收率分析显示出良好的性能，回收率为97.63 - 106.0%（相对标准偏差<6.37%），突出了其在水产品中鉴定MG的分析可靠性。上述结果强调了所开发的R-CDs在水产品中检测MG的巨大潜力，并支持它们在食品安全检测中的应用。
四溴双酚A（TBBPA）及其替代品四溴双酚S（TBBPS）是广泛使用的阻燃剂，对环境和人类健康都构成了多种危害。在本研究中，采用了多种光谱和计算技术来分析这两种配体与多功能蛋白质——人类血红蛋白（HHb）之间的相互作用。稳态荧光光谱表明，TBBPA和TBBPS通过静电作用驱动的静态猝灭机制猝灭了HHb的荧光。构象变化分析表明，配体结合后HHb发生了结构松弛。这些变化可能归因于硫醇基团含量的减少，这可能会增强配体的结合亲和力。分子对接显示TBBPA和TBBPS占据了HHb的同一个活性腔，周围是共同和独特的氨基酸。分子动力学（MD）模拟进一步证实了稳定复合物的形成以及较小的结构扰动。能量分解确定了通过与配体紧密结合相互作用来稳定复合物的关键残基（ProA:95、ThrA:137、ValC:1、LysC:99、AspC:126、LysC:127、GluD:101）。其中，ValC:1作为溴原子的结合位点，而配体与AspC:126和LysC:127的相互作用可能会调节HHb的携氧能力。值得注意的是，TyrA:140与TBBPA以及LysC:99与TBBPS的不同结合模式主要归因于这两种配体之间的结构差异。通过探索HHb与溴化阻燃剂（BFRs）的分子相互作用，本研究提供了有价值的信息，以更好地理解它们的潜在风险，并为未来设计环境更安全的替代品提供参考。
药用植物一直是本土药物的重要来源，并在制药行业中继续发挥着至关重要的作用。全面了解它们的元素组成至关重要，因为这些元素会显著影响代谢和生理过程。当前的研究聚焦于使用快速高效的激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对药用植物奥氏耳草（OL-MP）进行成分分析。对该植物的四个主要部分，即根、树皮、叶和花，以及周围的土壤样本进行了分析。检测到了包括钙、镁、铝、钾、锶、钡、铁、钛、铬、锰、锂和钠在内的12种元素，各样本中这些元素的浓度各不相同。使用玻尔兹曼图法和斯塔克展宽参数估算了等离子体温度和电子数密度，得到的值分别约为（10000±1000K）和（1.31±1.00×10cm）。使用无标样LIBS（CF-LIBS）进行成分分析，结果显示土壤中硅（22.8%）和钙（13.5%）的浓度很高。在植物组织中，钙占主导地位，根中钙含量为34.7%，铁含量为18.5%；树皮中钙（24.11%）、钾（19.38%）和铁（16.38%）含量升高；叶中富含钙（30.6%）和钡（20.3%）；花中钙含量最高，为34.9%，突出了其在生殖结构中的关键作用。所提出方法的准确性与先进的实验室设备相当，检测到的元素浓度低于毒性阈值。这种全面的非破坏性分析方法在顺势疗法和制药应用中的直接毒性监测和质量保证方面显示出潜力。
建立了一种新型的基于未标记适配体的荧光分析法，并结合纤维填充固相萃取（FPSPE）用于检测黄曲霉毒素B（AFB）。通过静电纺丝法制备了聚苯乙烯-醋酸丁酸纤维素-蒙脱石K-10（PS-CAB-MMTK-10）纳米纤维，并将其用作固相萃取AFB的吸附剂。然后对纳米纤维类型、活化溶液类型、样品pH值、洗脱剂类型、填充纤维量、洗脱剂体积和萃取时间进行了研究和优化。在最佳条件下，该方法在0.5-200 nM范围内呈现出良好的线性关系，检测限（LOD）为0.3 nM，回收率为85.1-91.2%。该方法基于检测系统中目标物质含量不同导致的荧光强度差异实现了对AFB的检测。该方法无需对适配体进行共价标记，操作简便，适用于食品中AFB的快速检测。
2-硒尿嘧啶的单体以最稳定的氧代硒酮互变异构形式，在低温（12K）氩气基质中从气相捕获，然后用不同波长的紫外光照射。当用紫外光（λ>345nm）照射掺杂有2-硒尿嘧啶单体的基质时，初始的氧代硒酮互变异构体转化为该化合物的一种氧代硒醇形式。在另一个实验中，用较短波长（λ=305nm）的紫外光照射基质隔离的2-硒尿嘧啶分子。在这种激发下，产生了两种高能光产物（另一种氧代硒醇形式和羟基硒醇形式）。随后将紫外照射的基质置于黑暗和低温环境中。在这种条件下，一种光生氧代硒醇形式自发地转化为该化合物最稳定的氧代硒酮互变异构体。这个过程一定是由氢原子隧穿驱动的。通过将实验红外光谱与2-硒尿嘧啶异构体形式的理论预测光谱进行比较，确定了初始反应物和生成的光产物的结构。在DFT和MP2理论水平上进行了2-硒尿嘧啶互变异构体相对能量的计算，而在MP2水平上计算了自发硒醇→硒酮互变异构转变的势垒高度。
水相中硫酸氢根阴离子（HSO）的光学检测极具挑战性且相对少见，主要是因为其极高的水合吉布斯自由能，这使得离子稳定并阻碍其与传感器的相互作用。合理设计并合成了一种新型比率型“开启”荧光探针N-羟基-6-((2-(4-甲氧基苯基)喹啉-6-基)氧基)己酰胺（5C），用于在水相中实现对硫酸氢根离子（HSO）的高选择性和超灵敏检测。加入HSO后，探针5C的发射光谱出现52 nm的红移，在紫外光下导致荧光颜色从无荧光变为强烈的蓝色荧光。5C的检测限（LOD）和定量限（LOQ）分别确定为0.55和1.85 μM。通过Job曲线和Benesi-Hildebrand方法进行的结合分析表明5C与HSO之间形成1:1络合物，缔合常数（K）为5.43×10 M。在加入HSO后15秒内观察到探针的光谱响应。此外，研究了合成化合物5C的可逆性和稳定性及其固态行为，并通过固态吸收光谱和荧光光谱进一步验证。传感机制涉及5C与HSO之间的分子间氢键相互作用，这通过1H NMR滴定、红外光谱和密度泛函理论研究得到证实。该探针在实际水样和测试条上也表现出优异的性能，具有很高的准确度和精密度。此外，细胞成像研究证实了5C作为生物成像探针在高效追踪人乳腺癌细胞（MCF-7）中HSO方面的潜力，突显了其在生物应用中的潜力。
锌离子（Zn）和焦磷酸（PPi）在生物系统中发挥着关键作用，它们的动态浓度与各种生理和病理过程密切相关，使其成为疾病诊断和健康评估的重要生物标志物。开发高灵敏度和选择性的原位检测技术对于阐明它们的生物学功能至关重要。本研究介绍了一种先进的近红外荧光传感器DHP，它是通过将二氰基异佛尔酮（DCI）衍生物的分子框架与二（噻吩-2-基）乙酰胺部分整合而构建的。该探针在四氢呋喃/水（THF/H₂O）混合体系中表现出显著的聚集诱导发光（AIE）特性。进一步研究表明，在THF/HEPES（1:1，v/v）缓冲体系中，DHP能特异性识别Zn，在660nm处发射显著增强（检测限：\(0.13\)μM），斯托克斯位移达160nm，有效减少了激发光源的干扰。此外，DHP-Zn配合物还可作为PPi传感器（检测限：\(0.39\)μM）。通过¹H NMR滴定实验、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱、高分辨率质谱（HRMS）分析和密度泛函理论（DFT）计算对传感机制进行了研究。此外，该探针已成功应用于实际水样的智能手机RGB检测、便携式拭子测试、植物组织中Zn的测定以及活细胞中Zn和PPi的成像分析。
含有吡啶并嘧啶核心的化合物因其具有良好的生物学特性和医学应用潜力而备受关注。然而，它们在细胞成像领域仍是一个未被探索的领域。在此，基于吡啶并[2,3-d]嘧啶支架开发了一类新型的聚集诱导发光（AIE）荧光团。我们合成了一小系列衍生物，并在各种溶剂中评估了它们的光谱性质，考虑了荧光量子产率、荧光寿命及其衰减成分。重要的是，还在甲醇/水的环境中评估了物理化学参数，这暗示了衍生物在细胞环境中的可能行为。我们的分析揭示了ET06化合物优异的光物理性质，其由于含水量增加而表现出增强的荧光，并保留了显著的斯托克斯位移。对荧光形成分子机制的深入表征与聚集诱导蓝移发射效应（AIBSE）有关。TD-DFT计算表明ET06在单分子状态和夹心排列的聚集状态下存在不同的空间构象状态。还讨论了基态和激发态的分子构象和能量变化，这些变化对含水介质中的荧光发射有显著影响。最后，生物学研究表明ET06对癌细胞和正常细胞的细胞毒性可忽略不计。还证实了其在细胞中的高荧光强度以及可能在线粒体和溶酶体中积累的亲和力和趋势。这些发现为吡啶并[2,3-d]嘧啶的分子行为和性质提供了有价值的见解，推动了用于生物成像的新型荧光探针的设计前景。
本研究探讨了使用近红外高光谱成像（HSI）监测液体树脂灌注（LRI）制造过程中固化状态的可行性。通过在该过程的加热和固化阶段捕获光谱反射率数据，我们探索了HSI作为评估树脂聚合的无损技术的潜力。与传统的基于传感器的方法相比，HSI具有两个关键优势：它无需在制造部件中嵌入传感器，并能在整个表面提供空间分辨信息，从而能够检测固化不均匀性。首先，对近红外高光谱成像捕获的光谱特征及其在整个过程中的时间演变进行了深入研究，并将其与LRI中使用的环氧树脂相关的关键吸收带进行了比较。之后，使用回归模型（包括偏最小二乘回归（PLS-R）和支持向量回归（SVR））将光谱数据与从商用介电传感器推断出的固化状态相关联。这些回归模型使用特定感兴趣空间区域的全光谱范围以及通过互信息（MI）和随机森林回归器（RF）等特征选择技术选择的波长子集进行训练。结果表明光谱数据与推断的固化状态之间存在很强的相关性，在全光谱范围内训练的SVR模型表现最佳（R = 0.9983，RMSE = 0.0114，MAE = 0.0086）。此外，预测的固化图在所有定义的感兴趣区域（ROI）上显示出一致的趋势，进一步证明了HSI捕获固化过程中空间变化的能力。这些发现强化了近红外高光谱成像作为一种强大的无损工具用于实时监测LRI制造中树脂聚合的潜力。
开发能够特异性靶向亚细胞器的近红外I型光敏剂（PSs）仍然是光动力疗法（PDT）中的一项重大挑战。在这项工作中，通过改变供体的策略构建了两种名为TPE-IN和TPA-IN的D-π-A型PSs。具体而言，用三苯胺（TPA-IN）取代供体基团四苯基乙烯（TPE-IN）可将PSs的发射波长扩展到近红外I区域。同时，PSs的单重态-三重态能隙（ΔE = 0.53 eV）也变窄，这有效地促进了超氧阴离子自由基（O）和羟基自由基（OH）的产生，尤其是TPA-IN。进一步的机理研究表明，OH的产生主要依赖于哈伯-维伊斯反应介导的级联电子转移过程（O → HO → OH）。更重要的是，TPA-IN可以通过静电相互作用特异性地在线粒体中积累（Pr = 0.81），这可以降低线粒体膜电位，光照后诱导细胞晚期凋亡（95.8%）。本研究为设计旨在消除癌细胞的高效、精准靶向光学诊疗剂奠定了创新的理论和技术基础。
在骨关节炎中，次氯酸（HClO）——一种关键的炎症生物标志物——和中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）——炎症反应的关键介质——会发生显著变化。具有高灵敏度和实时可视化功能的荧光探针已被广泛用于骨关节炎成像。然而，大多数现有探针仅设计用于检测单一生物标志物，这在复杂的生物环境中可能导致假阳性信号。相比之下，需要由两种不同生物标志物激活的双锁荧光探针具有更高的特异性和可靠性。这些探针在关节炎相关成像的多重检测中特别有利。迄今为止，尚未报道同时靶向HClO和NE的双响应荧光探针。在本研究中，我们介绍了Cou-HN，一种双锁荧光探针，仅当HClO和NE同时存在时，它在470nm处才会有显著的荧光增强。单独的HClO或NE都不足以触发明显的荧光响应。与单锁探针相比，这种双激活策略为Cou-HN提供了更高的成像准确性。体外和体内实验均证实了其优异的性能，突出了其在骨关节炎更精确诊断和监测方面的前景。
作为一种强大的分析技术，表面增强红外吸收（SEIRA）通常采用周期性纳米结构阵列来产生高度局部化且强烈的电磁近场增强。位于这些周期性纳米结构场中的目标传感分子的红外振动会增强几个数量级，从而能够以前所未有的灵敏度进行光谱表征。这种显著的增强效应使SEIRA能够克服传统红外光谱的固有局限性，特别是小分子吸收截面小的问题。由于其卓越的性能特点，SEIRA已在生物和化学传感领域得到广泛应用。本综述首先简要概述SEIRA技术的历史发展和基本原理。随后，我们讨论金属和介质超表面在SEIRA应用中的基本原理和机制。基于这些基本原理，综述了基于SEIRA化学传感器和生物传感器针对各种目标分析物的不同应用。最后，介绍了SEIRA在生化检测中的当前挑战和前景，强调了扩大其应用范围的潜在策略。
通过在聚乙烯醇（PVA）与金纳米棒（Au NRs）的冻融交联基础上，将透明质酸钠（HA）和羧甲基纤维素（CMC）溶液混合进行浸没交联，成功制备了Au NRs/HA/CMC-PVA水凝胶膜。通过调节Au NRs的密度以及CMC和HA的浓度，可以产生更多的“热点”以增强表面增强拉曼散射（SERS）信号，从而提高水凝胶的灵敏度和均匀性（罗丹明6G（R6G）的检测下限为10 mol/L，相对标准偏差RSD = 3.04%）。同时，利用水凝胶网络中形成的强氢键来提高水凝胶的交联度，这导致水凝胶的机械性能和弯曲柔韧性得到改善（断裂伸长率为308.07%，拉伸强度为26.09 MPa）。Au NRs/HA/CMC-PVA水凝胶膜的亲水性基团能够吸附汗液并使汗液中的尿素分子扩散到水凝胶中。它对尿素检测表现出高灵敏度，在1000 - 1 mM浓度范围内呈线性关系，检测限LOD = 7.83×10 M。
结合手性和激发依赖性特性的结晶室温磷光（RTP）材料具有重要的应用价值，在阐明固有RTP机制方面发挥着关键作用。在此，依次设计并合成了四种客体材料和一种主体材料，分别命名为APET-H、APET-F、APET-Cl、APET-Br和BCN，它们具有非共轭结构特征和多个富电子官能团。客体材料在结晶状态下表现出不同的手性特征和高对比度RTP，旋光度为-15.8°至2°，RTP寿命为69 - 256毫秒，余辉寿命为0.3 - 3秒。更重要的是，APET-F和APET-Cl在结晶状态下呈现激发依赖性RTP，在溶液中呈现浓度依赖性荧光发射。通过主客体掺杂，RTP和余辉寿命显著提高，RTP寿命为342 - 399毫秒，余辉寿命为4 - 6秒。更重要的是，掺杂体系显示出相似的荧光和RTP发射最大值，但具有不同的RTP寿命。因此，通过选择上述晶体和掺杂体系可以实现高级防伪图案和信息加密。最后，基于晶体分析和理论计算详细讨论了潜在的发光机制。
背景：肝细胞癌（HCC）仍是全球癌症相关死亡的主要原因，其特点是治疗选择有限且预后不良。纳米医学提供了有前景的方法，可通过增强靶向能力克服传统治疗的局限性。金纳米颗粒（AuNPs）因其卓越的物理化学性质和生物相容性而受到关注。本研究调查了柠檬酸盐包覆的AuNPs与正常人成纤维细胞（WI-38）相比对HepG2肝癌细胞的选择性抗癌活性，重点关注差异细胞毒性背后的分子机制。 方法：采用改良的柠檬酸盐还原技术合成柠檬酸盐包覆的AuNPs，并通过互补分析方法（傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线衍射、zeta电位、紫外可见光谱）进行表征。通过MTT法和相差显微镜评估细胞毒性。使用qRT-PCR进行基因表达分析，检测关键的凋亡相关标志物（TP53、BAX、BCL2、CASP3）。使用罗丹明-123荧光评估线粒体膜电位。综合分析氧化应激参数和抗氧化酶活性以阐明氧化还原调节。 结果：合成的AuNPs呈现球形形态（32.6纳米）、高结晶度和强负表面电荷（-35毫伏）。与WI-38细胞（IC₅₀：464微克/毫升）相比，AuNPs对HepG2细胞表现出选择性细胞毒性（IC₅₀：28.48微克/毫升）。处理上调了TP53和BCL2的表达，同时下调了BAX和CASP3，形成了复杂的凋亡信号模式。AuNPs诱导了显著的线粒体膜电位崩溃（50微克/毫升时降低82%）。值得注意的是，处理增强了抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶：增加30%，过氧化氢酶：增加22.4%，谷胱甘肽过氧化物酶：增加15%），同时降低了氧化应激标志物（活性氧：降低38.3%，丙二醛：降低30.3%），表明是氧化还原重编程而非氧化损伤。 结论：柠檬酸盐包覆的AuNPs通过激活TP53、导致线粒体功能障碍和氧化还原重编程，在HepG2细胞中选择性诱导细胞毒性。尽管抗氧化防御上调，但癌细胞最终仍会死于AuNPs诱导的线粒体损伤。癌细胞与正常细胞之间的差异敏感性表明其具有有前景的治疗潜力，可利用癌细胞独特的代谢脆弱性，同时将对健康组织的损伤降至最低。
抗坏血酸（AA）是一种人体无法内源性合成的必需微量营养素，在各种生理过程中发挥着至关重要的作用，必须通过饮食摄入来获取。然而，AA在食品加工、储存和运输过程中容易发生氧化降解，导致其生物活性显著丧失。这些因素凸显了开发简单、快速且准确的食品中AA定量方法的迫切需求。最近，纳米酶介导的比色传感作为一种有前途的AA检测方法应运而生，它结合了纳米酶的优点（包括成本效益高、催化活性高、稳定性好和可规模化生产）以及比色分析的简便性，实现了无需设备的可视化检测。大多数纳米酶仅在酸性条件下表现出最佳催化活性，而在这种环境中同时表现出较差的稳定性。为了解决这一限制，我们通过一锅化学气相沉积（CVD）方法开发了一种超稳定的类过氧化物酶（POD）的CoPt石墨纳米酶（CoPt@G），并构建了一个强大的比色AA检测平台。所提出的生物传感器的线性范围为5 - 60 μM，检测限（S/N = 3）为1.4 μM，结果与大多数相关研究相当。此外，所提出的传感器在商业饮料中AA检测方面表现出良好的选择性和有前景的实际应用潜力。本研究开发了一种简单、快速的可视化AA检测方法，为科学合理的饮食决策提供了有价值的指导。
3-(5-氯-2,3-二氢苯并[d]噻唑-2-基)-4H-色烯-4-酮（MCF）通过光谱进行了表征（傅里叶变换红外光谱、紫外可见光谱、电喷雾电离质谱、核磁共振），并已用于在乙醇-水（99:1，v/v）介质中对铜离子进行显色选择性识别，该介质中存在十四种竞争离子，检测限为0.6 μM（世界卫生组织推荐的允许限量为20 μM）。Job曲线确定了探针MCF与铜的摩尔比为1:1。Benesi-Hildebrand方程计算出结合常数为4.9346×10 M，这表明探针-分析物复合物具有足够的稳定性。设计了一种试纸试剂盒，并将探针浸渍其中。将其干燥后用于检测水中的铜。将探针试剂盒浸入含有其他阳离子的铜污染水中会呈现黄棕色，而在无铜的情况下则无变化。通过MTT法在MDA-MB-231细胞系中检测了MCF的生物相容性和无毒性。实验结果表明，该探针可作为三阴性乳腺癌治疗的潜在治疗候选物。
本研究调查了拉曼光谱法利用尿液样本区分健康个体和前列腺癌患者的潜力。将博鲁塔算法应用于两个不同波数区域的拉曼光谱数据：800 - 1800厘米（指纹区）和2800 - 3000厘米（脂质区）。该算法从这两个区域识别出重要的光谱特征，用于构建分类决策树。发现指纹区（1009厘米）和高波数区（2937厘米）的关键波数是前列腺癌检测的重要标志物。主成分分析（PCA）表明，这些标志物的强度有效地分离了健康样本和癌性样本，1009厘米的标志物显示出更高的判别能力。此外，评估了四种分类模型：决策树（DT）、k近邻（kNN）、随机森林（RF）和支持向量机（SVM）基于拉曼光谱特征对尿液样本进行分类的性能。RF和kNN模型表现出最佳的整体性能，具有高准确性和敏感性，特别是在800 - 1800厘米区域。该研究还探讨了拉曼标志物与临床参数之间的相关性，发现2937厘米的标志物与 Gleason评分和MRI PIRADS评分等关键临床变量有很强的相关性，表明其在前列腺癌诊断和分期中的效用。这些发现突出了拉曼光谱法作为一种用于前列腺癌检测和监测的非侵入性工具的潜力。
一种名为鲁非酰胺（RUF）的抗癫痫药物用于治疗由伦诺克斯-加斯托综合征（LGS）引起的癫痫发作。分别采用完全可持续评估的稳定性指示简单分光光度法和荧光分光光度法，并结合一阶导数，通过使用茚三酮作为受体及其氧化降解产物，来测定鲁非酰胺-茚三酮电荷转移络合物中鲁非酰胺的含量。这些方法已按照国际人用药品注册技术协调会（ICH）的要求创建并进行了全面验证。药物分析学科需要在各种条件下进行不同的稳定性测试。还进行了鲁非酰胺在不同溶剂中的溶解度以及量热法测试，以检查鲁非酰胺在不同温度条件下的稳定性。使用分光光度计，鲁非酰胺-茚三酮络合物在594nm处有吸光度，一阶导数在640nm处出现。鲁非酰胺的荧光和氧化降解产物（OXD）的发射分别在373nm和368nm激发后，出现在406nm和426nm处。通过应用Δλ = 20nm，同步光谱的一阶导数能够分辨重叠，并在其氧化降解产物存在的情况下于398nm处测定鲁非酰胺。所开发的两种方法均验证了分光光度法的线性范围为12.5至200μg/mL，荧光分光光度法的线性范围为0.5 - 8μg/mL。定量限（LOQ）值分别为0.14和0.27μg/mL，而分光光度法和荧光分光光度法的检测限（LOD）值分别为8.19和0.41μg/mL。AGREE和分析生态规模是用于评估和批准所提出方法绿色度的两种工具。
番茄成熟度评估对于确保最佳产品质量至关重要。本研究提出了一种新方法，使用低分辨率AS7265x便携式光谱仪结合机器学习技术来预测总可溶性固形物（TSS）和硬度，并对番茄成熟度进行分类。使用偏最小二乘回归（PLSR）和人工神经网络（ANN）开发了TSS和硬度的预测模型，而成熟度分类则使用朴素贝叶斯、支持向量机（SVM）和K近邻（KNN）。ANN的表现优于PLSR，在硬度预测方面R值达到0.95，在TSS预测方面R值达到0.82。SVM分类模型表现出色，在对成熟度水平进行分类时准确率达到96%。这些发现凸显了将便携式光谱仪与先进机器学习算法相结合用于实时、无损番茄成熟度评估的潜力，为精准农业和供应链优化提供了一种有效工具。
有效的疾病管理和诊断依赖于监测生物标志物，如体液中的胆固醇。本研究展示了通过简单水热法合成的铁和铜配位的氮掺杂碳量子点（FeCu@NCQDs），其具有39.09%的显著光致发光量子产率。在330nm激发下，FeCu@NCQDs在450nm处有荧光发射，是用于灵敏生物传感的理想材料。开发了一种结合FeCu@NCQDs、4-氨基安替比林和苯酚的检测探针。在胆固醇氧化酶产生的H₂O₂存在下，4-氨基安替比林和苯酚反应生成一种粉红色化合物，该化合物通过内滤效应淬灭FeCu@NCQDs的荧光，从而实现荧光检测。通过测量该化合物在515nm处的吸光度实现比色检测。Fe和Cu增强了FeCu@NCQDs的过氧化物酶样活性，促进了这一过程。在优化条件下，荧光法和比色法的线性检测范围分别为0.03 - 600μM和0.13 - 600μM。这种双模式系统能够高精度、高回收率地有效检测血清样本中的胆固醇，为临床诊断和个性化健康监测提供了一种灵敏、可靠且经济的工具。
小麦（Triticum aestivum L.）被公认为全球重要的主食作物，其品种差异会影响食品加工、营养价值和农业生产力。传统的鉴定方法通常被认为效率低下且主观，而现有的光谱技术则受到复杂的预处理程序和有限的模型可解释性的阻碍。为了解决这些局限性，通过将拉曼高光谱成像与深度学习技术相结合，开发了一种高效且可解释的方法。首先，基于段分割模型开发了一个分割框架，即基于段分割模型的单目标高光谱图像分割与提取，以高效、可靠地从小麦籽粒的拉曼高光谱图像中提取感兴趣区域。随后，利用化学先验知识而非依赖统计特征的传统数据驱动方法来选择拉曼特征峰，以增强特征的化学可解释性。最后，通过结合多尺度特征提取和Transformer模块设计了一个拉曼光谱注意力网络，以提高对所选拉曼特征峰的建模性能。实验结果表明，该分割框架显著提高了预处理效率，而拉曼光谱注意力网络在对八个小麦品种进行分类时的准确率高达99%。总体而言，本研究为小麦品种鉴定提供了一种可靠、可解释且高效的解决方案，在食品质量评估、精准农业和食品安全监测方面具有广阔的应用前景。
多酚类化合物的结构在决定其功能功效方面起着关键作用。此外，胆汁盐表面活性剂的存在会显著影响它们的代谢。因此，本研究采用多光谱方法，探讨了在添加牛磺脱氧胆酸钠（NaTDC）的影响下，槲皮素（Que）和紫杉叶素（Tax，二氢槲皮素）与牛血红蛋白（HB）的结合机制。结果表明，通过静态猝灭机制，几乎单个的Que或Tax分子能在每条HB链上自发形成复合物。这个过程由范德华力、疏水相互作用和氢键驱动。在相互作用过程中，HB链的二级结构发生变化，疏水性增强。黄酮醇C2C3双键的氢化增加了结构灵活性，有助于靠近HB的活性位点，导致Tax在HB链上的结合亲和力比Que更强。此外，该双键的存在对多酚的物理化学性质，如溶解度、抗氧化活性和抗菌活性，有显著影响。具体而言，纯Tax在水中的溶解度及其对肺炎克雷伯菌（KP）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抑菌效果优于Que。Que的C2C3双键使其抗氧化能力比Tax更好。与HB相互作用后，抗氧化能力增强，抑菌效果与纯Que/Tax相比要么减弱要么基本不变。添加NaTDC可以提高Que/Tax的低溶解度，并调节它们与HB的相互作用强度，从而进一步影响它们的生物利用度。对于Tax/Que-HB混合体系，NaTDC的存在增强了它们的抗氧化能力，但基本不影响抗菌活性。这些发现对提高天然产物的治疗效果和生物利用度具有重要的实际意义。
食品安全与质量已成为全球主要问题。由于光谱分析方法具有快速、有效且无损的特性，它们对于确保食品的安全与质量至关重要。这些技术包括傅里叶变换红外光谱（FTIR）、红外光谱（IR）、拉曼光谱、近红外光谱（NIR）以及荧光光谱，可用于评估食品成分分析、食品掺假、变质指标以及不同程度的污染。随着光谱技术生成复杂的光谱数据，基于机器学习的化学计量学对于数据分析变得至关重要。近期各种多元分析方法已被用于光谱数据分析，它们主要分为用于去除不必要信息的预处理方法、可用于数据识别、分类和预测的定性和定量分析。本文综述探讨了光谱技术与化学计量方法的整合，强调了它们的联合应用如何提高产品质量并确保食品安全。
我们成功合成了钼氧化物/多金属氧酸盐纳米棒（MoO/POM NRs），这是一种能够显著增强鲁米诺化学发光（CL）的高效催化剂。研究发现，MoO/POM NRs可催化溶解氧生成大量活性氧物种（ROS），从而在不添加其他氧化剂的情况下实现鲁米诺的氧化并产生化学发光（CL）信号。与鲁米诺前体体系和原始鲁米诺 - 溶解氧体系相比，信号强度分别提高了100倍和1000倍。对苯二酚（HQ）是一种具有抗氧化特性的分子，它能够淬灭鲁米诺 - MoO/POM NRs体系的CL信号。基于此，我们开发了一种用于检测HQ的快速、灵敏且准确的鲁米诺 - MoO/POM NRs化学发光传感平台，其检测限低至0.087 μmol·L⁻¹。此外，该化学发光传感器成功应用于湖水和自来水中HQ的检测，不仅拓展了基于氧化钼的纳米材料在化学发光分析中的应用范围，也为新型化学发光催化剂的开发提供了新机遇。
微小RNA（miRNA）是一类内源性、非编码的单链RNA分子，其长度通常为20 - 25个核苷酸。在几种疾病状态下，血液、组织和其他样本中miRNA的表达水平会发生特征性改变。miRNA的检测是各种疾病早期诊断的一个有前景的途径。因此，显然需要提高miRNA检测的灵敏度以促进更准确的疾病检测。开发了一种荧光生物传感器，它利用超分子主客体相互作用进行组装，并使用基于钼的材料引发可逆加成-断裂链转移聚合反应（RAFT）。该方案的作用原理是在FeO磁性纳米颗粒（FeO-MNP）上修饰miRNA，然后通过超分子主客体相互作用连接后续RAFT反应的引发剂。最终，由钼化合物引发的聚合反应导致在FeO-MNP上形成带有荧光单体的聚合物。该传感器极其灵敏，其检测限为0.03 fM。此外，该方案已被证明在血清样本检测中非常有效，这也说明了这种荧光生物传感器在检测其他种类miRNA方面的潜力。
亚精胺已成为一种有前景的人类癌症早期诊断生物标志物。一种新型萃取分光光度分析方法已被开发用于测定尿液样本中的亚精胺。该技术利用葫芦[7]脲 - 芴衍生物（Q[7]-Cs-Tr）作为荧光萃取剂，从复杂基质中选择性萃取亚精胺。Q[7]-Cs-Tr与亚精胺形成稳定的主客体复合物，便于其从水相萃取到有机相。这种复合物的形成导致有机相中Q[7]-Cs-Tr的荧光强度降低。对影响萃取效率的关键因素，包括分散有机溶剂的类型、萃取剂浓度、溶液pH值、萃取次数和平衡时间进行了深入研究。该方法显示出受各种金属离子、阴离子、氨基酸和其他生物胺的干扰极小。它还具有低检测限（8.6 nM）、出色的线性（R = 0.9972）和高重复性（日内RSD = 2.4%，日间RSD = 3.6%）。所提出的方法成功应用于测定尿液样本中的亚精胺水平，回收率在96.3%至103.5%之间，令人满意。与现有方法相比，该方法简单、可靠、高度灵敏且干扰小，使其成为临床诊断的潜在有力工具。
乳腺癌仍然是一项全球性的健康挑战，病例数量不断增加，这就需要创新方法来在治疗前简化患者管理。在本研究中，我们提出了一种基于适体参与的表面增强拉曼光谱（适体-SERS）的综合方案，该方案专门设计用于对大多数乳腺癌病例中过表达的循环蛋白MUC1进行大规模临床筛查。我们方法的核心是一种“三明治”检测法，其中MUC1固定在适体功能化的双金属核壳纳米颗粒（NPs）和磁性纳米珠之间。通过来自报告分子4-ATP的SERS信号，将该生物传感器应用于监测血清样本中的MUC1，在宽动态范围内呈现出强线性相关性，检测限（LOD）低至2.96 fg/mL。为了支持临床决策，该方案与一个机器学习（ML）模型集成，用于对SERS信号模式进行分类，在应用于不同血清样本时，表现出96%的准确率和93.7%的特异性。这种集成实现了强大的、非侵入性的临床前筛查，早在临床症状出现之前就能为治疗调节和患者监测提供信息。通过建立一个可扩展的框架来持续监测大量人群中的MUC1水平，我们的研究提供了一种具有前瞻性的工具，即双适体-SERS生物传感器，它可以优化个性化治疗方案并改善整体临床管理策略。
开发了一种基于氮磷共掺杂碳点（N，P-CDs）和金纳米颗粒（AuNPs）的新型荧光探针，用于灵敏且选择性地检测氰草津农药残留。N，P-CDs表现出双激发波长（460 nm和490 nm）以及在515 nm处的单一发射峰。与AuNPs共轭后，制备的N，P-CDs/AuNPs荧光探针通过内滤效应（IFE）表现出荧光猝灭，并且在氰草津存在下荧光显著恢复，这归因于氰基与金纳米颗粒之间的相互作用。该探针对氰草津具有高灵敏度，检测限为0.14 μmol/L。选择性研究表明，该探针受常见干扰物质的影响极小，食品样品中的回收率实验显示出良好的准确性，加标回收率范围为93.91%至114.30%。本研究为高特异性和可靠性地检测食品样品中的氰草津提供了一种有前景的方法。
A urea-based fluorescent chemosensor, ITCQ, was developed for the selective detection of Cu ions in a DMSO/H₂O (1:1, v/v) medium buffered with 50 mM HEPES at pH 7.4. Upon excitation at 350 nm, Cu induced a marked fluorescence quenching via an intramolecular charge transfer (ICT) mechanism. Probe ITCQ demonstrated high selectivity for Cu over other metal ions, as confirmed by competitive binding studies. Stern-Volmer analysis yielded a quenching constant of 3 × 10 M, with a low detection limit of 2.23 nM and a quantification limit of 7.45 nM. Job's plot, along with HRMS, IR, and H NMR titration, confirmed a 1:1 binding stoichiometry. The sensor exhibited excellent reversibility and reusability, supporting its practical utility. Real sample analyses, including water and food matrices, validated its effectiveness. Additionally, swab and paper strip assays demonstrated strong potential for portable, on-site Cu monitoring. With a good sensitivity, selectivity, and field applicability, probe ITCQ marks a meaningful advancement in metal ion sensing.
Bone infections, such as fracture-related and periprosthetic joint infections, present significant diagnostic and therapeutic challenges in orthopaedic surgery. Current diagnosic standards rely primarily on tissue cultures of intraoperatively obtained samples - a time-consuming approach with limited sensitivity and specificity and delayed clinical decision-making. This study investigates the use of hyperspectral imaging (HSI) in the visible and near-infrared (Vis-NIR), and short-wave infrared (SWIR) spectral ranges for the rapid detection of bone infections. Using ex vivo human bone samples, an in vitro biofilm model was established with Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. Spectral data were analyzed using machine learning algorithms, including k-nearest neighbors (kNN), support vector machine (SVM), partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), and soft independent modeling of class analogy (SIMCA). Vis-NIR-HSI models outperformed SWIR-based classification, achieving classification accuries of up to 99.58 % for distinguishing inoculated from uninoculated human bone samples, and enabling accurate bacterial species differentiation. These results highlight the diagnostic potential of Vis-NIR-HSI as real-time, label-free intraoperative tool for bone infection detection, bridging the gap between preoperative imaging and delayed microbiological results, and supporting immediate surgical decision making.
The forensic differentiation of human and animal bones is critical in various investigations, mainly when dealing with fragmented skeletal remains. This study explores the practical application of handheld near-infrared spectroscopy combined with artificial neural networks for rapid, non-destructive identification of bone species. 225 femoral bone samples, including human and animal specimens, were analyzed using near-infrared spectrometry. Preprocessed spectral data were classified using binary and multi-class artificial neural networks models, achieving high median accuracy rates of 96.3 % and 77.8 %, respectively. Principal component analysis revealed clustering patterns across species and revealed the influence of post-mortem intervals on human bone spectra. The study demonstrates the practicality of handheld near-infrared devices for on-site forensic applications, offering a portable and efficient alternative to traditional destructive methods and the potential for further refinement of this technology to achieve significant advancements in forensic science, particularly in species determination and post-mortem analyses.
Accurate and rapid detection of lead ions in food and environment is urgently needed for human health. Herein, we have developed a ratiometric fluorescence system grounded in GR5 DNAzyme and carbon dots-embedded ZIF-8 nanocomposite (CDs@ZIF-8) to achieve the self-calibration detection of lead ions (Pb). GR5 DNAzyme, which acts as a molecular recognition element, is adsorbed onto the surface belonging to CDs@ZIF-8. Pb-induced cleavage of DNAzyme results in the desorption of short FAM-labeled single-stranded DNA, which triggers a detectable change in the FAM fluorescence. Meanwhile, CDs@ZIF-8 provides an unchanging reference signal through the self-luminescence of encapsulated blue-emitting CDs. The ratiometric fluorescence signal blocks the environmental interference. This method achieves a hypersensitized and specific monitoring method of Pb in 60 min through a simple mixing process, with a minimum detectable limit of 0.1 nM. The use of self-calibrating multifunctional nanomaterials is expected to enable the development of more reliable and accurate sensors compared to single-functional nanomaterials, with the resulting sensors having broader application prospects.
In this work, we developed a fluorescence probe HCPM with AIE effect. The probe HCPM in solid state showed obvious fluorescence colormetric response from orange-red to green for cadaverine vapor with high selectivity and could quantitative detect cadaverine vapor and a visual detection platform was constructed by combining it with a smartphone. Also, the probe HCPM exhibited significant fluorescence colormetric responses for 12 BAs and could detect the different concentrations of cadaverine in EtOH/HO (1/9, v/v, pH = 7.4) solution. Moreover, the probe HCPM was loaded on the test paper and silica gel plate as sensing label, which could be used to visual detect the freshness of pork and shrimp.
Chronic low-grade inflammation, driven by elevated levels of circulating high mobility group box1 (HMGB1), plays a crucial role in the pathogenesis of multiple chronic diseases. Glycyrrhetinic acid (GA) and isoliquiritigenin (ISL) are representative metabolites in licorice, exhibit potent regulatory effects on HMGB1-mediated chronic inflammation. In this research, we investigated the interactions of GA and ISL with HMGB1 using multi-spectroscopy, surface plasmon resonance (SPR), and molecular docking. Fluorescence spectroscopy revealed that GA or ISL binds to HMGB1, leading to static fluorescence quenching of the protein. Additionally, the binding of GA or ISL altered the microenvironment of tryptophan and decreased the α-helix content of HMGB1 to varying extents. Dynamic light scattering (DLS) showed that GA induced aggregation of the HMGB1 complex into large particles, while ISL reduced the particle size of HMGB1. SPR analysis confirmed that GA and ISL bound reversibly to HMGB1 with K values of 53.0 ± 3.6 and 16.3 ± 0.5 μM, respectively. Molecular docking further elucidated the binding modes and sites of GA and ISL on HMGB1, showing that GA binds to the B-box and ISL binds to the A-box of HMGB1, with hydrogen bonding and hydrophobic interactions as the primary driving forces. Isobologram analysis demonstrated that the combination of GA and ISL exhibited a significant synergistic inhibitory effect on HMGB1-induced inflammation on RAW264.7 cells, with an optimal combination ratio of 1:1. This study reveals that GA and ISL synergistically exert anti-inflammatory effect by modulating HMGB1 conformation, offering new insights into licorice extracts for preventing chronic inflammatory diseases.
Detection of MnO, CrO and CrO in aqueous solutions is of importance for environmental protection. Herein, a new bis-oxime-type ligand HL was thoughtfully designed and synthesized, HL = ((1E,1'E)-O,O'-((2-hydroxy-5-methyl-1,3-phenylene)bis(methylene))bis(1-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-hydroxy-3- methoxybenzaldehyde oxime)). Two Zn(II) complexes, [ZnL (μ-OAc)(μ-OH)] (1) and [ZnL(μ-OCH)·MeOH] (2), were constructed by slow evaporation at room temperature. Considering the excellent performance of the Zn(II) complexes in the field of fluorescence analysis and sensing, fluorescence sensing experiments were conducted on MnO, CrO and CrO in aqueous solutions. The experimental results indicate that the two Zn(II) complexes exhibited high selectivity and sensitivity for the detection of MnO, CrO and CrO by fluorescence quenching. Both sensors have a relatively low detection limit for MnO, CrO and CrO, and have a high quenching constant (The K of 1 for MnO is 7.29 × 10 M; for CrO is 1.40 × 10 M, and for CrO is 2.23 × 10 M. The K of 2 for MnO is 6.59 × 10 M; for CrO is 9.26 × 10 M, and for CrO is 1.40 × 10 M). Through hirshfeld surface analysis, the presence of hydrogen bonding interactions and π···π interactions in 1 and 2 was calculated. Moreover, sensor-coated portable PMMA (polymethylmethacrylate) luminescent films devices were fabricated for easy and rapid on-site detection of the MnO, CrO and CrO in aqueous solutions.
A novel label-free fluorescence polarization (FP) assay utilizing bovine serum albumin nanoparticles (BSA NPs) in conjunction with manganese dioxide nanosheets (MnO NS) has been developed for the simultaneous detection of glucose, choline and lactate. This method eliminated the need for antibodies, aptamers, or labeled dyes. The BSA NPs exhibit a weak FP signal, while the MnO NS significantly amplificates the FP signal of the BSA NPs. The oxidizing properties of MnO NS result in a marked reduction of the amplified FP signal of the BSA NPs-MnO NS system with hydrogen peroxide (HO). Glucose, choline, and sodium lactate, which are prevalent food additives, can generate HO through the action of their respective oxidases. Consequently, the BSA NPs-MnO NS system was employed as a label-free platform for the FP detection of glucose, choline, and sodium lactate within the concentration ranges of 0-200 μM, 0-800 μM, and 0-200 μM, respectively.
As an essential biothiol, cysteine (Cys) is critical for regulating intracellular redox homeostasis. Dysregulated Cys levels correlated with various pathological conditions, establishing its value as a pathological biomarker. Drug-induced hepatocellular injury was frequently associated with aberrant fluctuations in intracellular Cys concentrations, highlighting the importance of developing highly specific Cys-responsive fluorescent probes for the early diagnosis and therapeutic monitoring of liver injury. In this study, a novel near-infrared (NIR) fluorescent probe BHC-A, was synthesized based on a dicyanomethylene-4H-benzopyran scaffold for the selective detection of Cys in both in vitro and in vivo models. BHC-A exhibited a large stokes shift (> 200 nm), high specificity and superior sensitivity to Cys, with a detection limit of 0.37 μM. The probe was successfully utilized for fluorescence imaging of Cys in live cells and enabled real-time monitoring of Cys fluctuations during acetaminophen-induced HepG2 hepatocyte injury. Furthermore, BHC-A facilitated in vivo visualization of Cys through NIR fluorescence imaging in animal models. Therefore, BHC-A provides represents a potential analytical tool for the early diagnosis of liver injury and high-throughput drug screening applications.
Ochratoxin A (OTA), a mycotoxin commonly found in food products, poses significant health risks due to its carcinogenic and immunotoxic properties. The development of sensitive and specific detection methods for OTA is therefore essential. In this study, we developed a fluorescence aptasensor for sensitive and selective detection of OTA in complex food matrices. The aptasensor integrates the specificity of aptamer, the signal amplification capability of catalytic hairpin assembly (CHA), and the trans-cleavage activity of Cas12a. Benefiting from the synergistic effect of the aptamer, CHA, and Cas12a, the proposed aptasensor achieved a detection limit of 0.1 ng/mL with a linear range of 1.0-25.0 ng/mL (R = 0.99) and exhibited high selectivity against non-target mycotoxins. Additionally, it showed a good recovery rate of 90.7 %-96.0 % for spiked beer samples, with a relative standard deviation (RSD) of less than 3.0, indicating excellent precision and minimal background interference. These results demonstrated that the proposed aptasensor is a promising tool for food safety monitoring.
Developing covalent organic frameworks (COFs) with excellent detection performance remains challenging. Here, (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES)-functionalized COF-1 was synthesized to obtain COF-1 nanosheets, and the molecule with aggregation induced emission (AIE) characteristic such as 4,4',4″,4″'-(Ethene-1,1,2,2-tetrayl)tetrabenzoic acid(Htcpe) or 4',4″',4″"',4″""'-(Ethene-1,1,2,2-tetrakis)tetrakis([1,1'-biphenyl]-4-carboxylic acid)(Htcbpe) was adsorbed onto the surface of COF-1 via π-π interaction to construct a fluorescent probe. Owing to the distinctive long-chain, dicarboxyl, and multi-point coordination structure of GSH, the addition of GSH into the COF-1&Htcpe/Htcbpe probe solution enables its flexible framework to modulate the electron cloud density of the probe leading to block the ICT effect and suppress the rotation of Htcpe/Htcbpe molecules, leading to fluorescence enhancement. Thus, COF-1&Htcpe and COF-1&Htcbpe can be used as a probe for the detection of GSH. Compared with COF-1&Htcpbe, the COF-1&Htcpe probe showed more excellent detection performance, which presented a wider linear range of 0.3-400 μM for GSH, and the detection limit (LOD) for GSH was as low as 0.10 μM. This work provides a new strategy for designing highly fluorescent COF composites with affinity and structural selectivity.
Determining the time since injury plays an important role in forensic science, providing valuable scientific evidence. Traumatic intracerebral hemorrhage (TICH), comprising 13-48 % of lesions resulting from traumatic brain injury (TBI), arises when blood vessels break and leak into the brain. The development and resorption of a hematoma are intricately linked to the timing of the injury, with its slow absorption mirroring spontaneous remission. This attribute renders it appropriate for modeling the duration since damage. This work built a mouse model of intracerebral hemorrhage with damage durations spanning from 0 to 7 days. Attenuated Total Reflection-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, in conjunction with chemometrics, was employed to evaluate survival time. The volume and color of the hematoma undergo progressive alterations over time. Preliminary Principal Component Analysis (PCA) revealed diversity across hematoma samples obtained at various post-injury time points. Subsequently, spectral data were utilized to develop a robust Partial Least Squares (PLS) regression model for prediction. The root mean square error of cross-validation (RMSECV) and the root mean square error of prediction (RMSEP) values generated by PLS were 0.69 d (R = 0.93) and 0.79 d (R = 0.92), respectively. Variable Importance in Projection (VIP) scores demonstrated that spectral areas associated with lipids, carbohydrates, and proteins had regular fluctuations. The most prominent features were identified at 2920 cm (lipid CH stretching vibration), 2850 cm (lipid CH stretching vibration), and 1057 cm (carbohydrate CO stretching vibration), which are crucial for assessing the time elapsed since injury. Our initial findings indicate that the integration of rapid and non-invasive ATR-FTIR spectroscopy with chemometrics holds potential as an effective method for calculating survival time in forensic contexts.
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