新疆理化所開發新型爆炸物比色檢測基底材料

　　近日，中國科學院新疆理化技術研究所爆炸物安全科學自治區重點實驗室研究員竇新存研究團隊在Materials Horizons上，發表題為Superior Water Anchoring Hydrogel Validated by Colorimetric Sensing的研究論文。研究人員提出親疏交替網絡鎖水設計策略，開發出具有高保濕性、高信號保真度的比色檢測水凝膠基底材料，有效抑制微小比色信號在基底中的擴散。博士研究生胡曉云為論文第一作者，竇新存為論文通訊作者。

　　爆炸物比色檢測通過特異性比色檢，測探針分子與目標分析物產生的特異性顏色信號反演目標物。然而，微米級目標顆粒與探針產生的顏色信號存在易擴散、保真度低，從而難以捕捉的問題。通過比色反應發生的基底設計，控制擴散動力學參數從而局域比色檢測信號，對提升檢測納克以下微小目標顆粒的檢測限具有重要意義。保濕型水凝膠通過各種物理化學策略設計，實現有效抑制水的擴散，國際上已有一系列保水策略被提出，但是提出一種有效的保水凝膠策略仍具挑戰，其也是國際上電子學、組織工程、生物醫學設備等以水凝膠為平臺的研究熱點。

　　研究人員基于水凝膠網絡鏈狀態及嵌段間客觀存在的相互作用力，試圖對凝膠中水的狀態實現可控調節，據此提出一種由膠束和剛性鏈構建的親疏水交替互穿水凝膠結構，其核心要點在于通過親水鏈對水分子的強鍵合以及疏水鏈褶皺角落對水分子的排斥效應，實現有效降低水的動力學活化能，從而將更多的“自由水”錨定，降低擴散能力以實現保濕。為有效便捷地評估水凝膠的保濕能力，研究人員進一步提出從顏色信號可視化特征參數保留角度評估其保水能力。在此基礎上，該保水策略進一步通過加載尿素探針分子并用于微米級尿素顆粒的比色檢測，而尿素與探針分子的作用產物的顏色擴散被顯著抑制，進一步驗證該策略的有效性。

　　該研究提出的水凝膠中“自由水”錨定設計策略對于爆炸物比色檢測方法的發展具有意義，有望為高性能保濕水凝膠及高效比色水凝膠設備的開發提供新思路。研究工作得到國家及新疆自治區重點研發計劃、國家自然科學基金、國家高層次人才特殊支持計劃、中科院青年創新促進會等的資助。

　　優越水錨定水凝膠的設計策略