Pb²⁺等重金属是主要的环境污染物之一，对人体健康有害，因此Pb²⁺检测技术至关重要。然而，现有的检测方法大多存在耗时、样品预处理复杂、设备昂贵等问题，阻碍了其在实时检测中的广泛应用。

最近，南方科技大学电子与电气工程系的罗丹副教授课题组在前期检测铅离子的检测氨气的液晶光学传感器（Optics Express, 2017, 25, 13549-13556）和检测铅离子的液晶光学传感器（Optics Express, 2019, 27, 30421-30428）的基础上，利用聚集发光材料的荧光特性，结合指定DNA序列对目标离子的特异性响应，设计了一种具有高灵敏性、特异性和广泛检测范围（20 nM~100μM）的荧光传感器。如图1所示，该机制是基于在Pb²⁺存在下，由互补DNA链和催化裂解DNA引起的有序液晶结构的扰动引起的荧光强度的变化。当环境中无Pb²⁺时，整个系统呈现垂直取向状态，此时荧光强度最强。当环境中出现Pb²⁺后，DNA链的特定位（rA位点）被Pb²⁺剪切，系统的垂直序列被打乱，此时显微镜捕捉到的荧光强度减弱。环境中的目标离子越多，荧光强度越弱（如图2），根据数据收集的线性分析可以计算出检测极限为0.65 nM，比之前报道的液晶光学传感器低两个数量级。简单和低成本的检测手段使其在化学和生物领域有更多潜在的应用（如其他更多重金属离子和生物大分子的检测）。

图1. 基于聚集发光材料掺杂液晶的Pb²⁺检测示意图 

图2. Pb²⁺浓度与传感器荧光强度的变化关系

该研究成果以题为“Fluorescence sensor for Pb²⁺ detection based on liquid crystals and aggregation-induced emission luminogen”的文章发表在ACS Applied Materials & Interface上（IF=8.758），电子系博士研究生杜晓雪为第一作者，通讯作者为南方科技大学电子系罗丹副教授，利兹大学工程与物理科学系Helen F. Gleeson教授和北京航空航天大学化学学院赵东宇副教授。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.1c02585