过氧化氢在纸基光电传感器下“无处遁形”

       近日，印度科学理工学院（以下简称IISc）的研究人员开发了一种低成本的发光纸基光电传感器。过氧化氢（H2O2），俗称双氧水，是一种强氧化剂，存在于各种产品以及所有有氧生物细胞中，而该光电传感器能够检测到极少量的过氧化氢，大大简化了检测过程。

       该传感器使用了一种灵敏的光致发光方法，研究人员通过诱导水凝胶基质中的稀土金属离子Tb3+光致发光，检测出H2O2。

       他们在水凝胶中设计了一种敏化剂分子（掺入基质的某种离子，能够吸收激发辐射并把能量传递给荧光物质分子），诱导Tb3+在紫外灯照射下发出绿光，而敏化剂分子与掩蔽剂分子（用于干扰离子的试剂）结合后，绿光则会消失。然而，当H2O2加入进去后，它将敏化剂分子暴露出来，使Tb3+再次发出绿光。Uday Maitra教授说：“过氧化氢能够针对性地揭开这种敏化剂分子的‘面纱’。”

       此外，研究人员把含有敏化剂分子的软水凝胶溶液和H2O2溶液涂在直径约为0.45 cm的圆纸片上，并风干它。在紫外灯的照射下，涂有H2O2的纸片会发出绿光，并且反射光光强与H2O2溶液浓度成正比。因此，通过纸片的绿色可见光，人类能够肉眼观察到微摩尔量级的H2O2分子。“你不需要任何复杂的仪器，唯一需要的是一个简易紫外线光源。”Arnab Dutta研究员说。

图1 IISc，Uday Maitra教授团队的Arnab Dutta研究员正在实验室工作。（图片来源：Arnab Dutta）

       研究人员利用这项技术随机检测五种不同品牌的洗手液，结果表明，仅有三种洗手液含有0.125%的H2O2，该剂量符合世界卫生组织规定的浓度；剩下两个样本，其中一个的H2O2浓度远低于0.125%，另一个的H2O2浓度接近0%。

       因此，这种方法能够低成本、定量地检测H2O2，尤其是在资源有限的地区，应用于含量监管和生物体液检查等，例如检测血液中H2O2浓度或追踪过氧化氢类炸药。而且，这种纸盘是可降解的。

       Maitra教授说：“过氧化氢也可以通过滴定法等其它实验手段检测出来，但是实验规模大，实验过程繁琐。”

       Maitra教授的实验室正在研究各种敏化剂分子，这些分子能够在特定的化学物质或化合物中诱导镧系元素（金属阳离子，如Tb3+）的光致发光。该团队之前开发了一种纸基传感器，用于检测绿茶中的特定抗氧化物质。目前，由于反应时间随着H2O2的浓度降低而增加，所以研究人员致力于缩短H2O2光电传感器的检测时间。

       此外，Maitra教授称，他们正与一家创业公司合作，开发出一种可自动检测的便携式设备。他说：“我们用紫外灯和摄像机制作一些模型，可以辐射紫外光和使用图像处理应用量化过氧化氢浓度。”

       以上工作发表在期刊《ACS Sensors》上。