过氧化氢（H₂O₂）作为一种强氧化性化学物质广泛应用于各种食品加工、水处理、生物医学、临床诊断等环境场景，因此建立便捷灵敏的H₂O₂蒸气检测方法在安全监控和健康识别等领域具有重要应用价值。柔性荧光传感器由于其操作简单、无损、高灵敏、便携性等的优点，已经成为环境和健康实时气体检测的强大工具。静电纺丝作为一种构建高柔性纤维薄膜的技术越来越受研究者们的青睐。然而，随着柔性传感器在不同领域的广泛应用，除了传感性能的提高，细菌在柔性薄膜表面的污染，可能导致感染风险和随之而来的健康安全问题。因此，开发具有抗菌活性的便携式灵敏气体检测传感器，对保护人类健康和环境安全具有重要意义。

近日，齐鲁工业大学高萌副研究员和陶圆圆助理研究员团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Portable multifunctional sensing platform for ratiometric H₂O₂ detection and photodynamic anti-bacteria using an AIE-featured electrospinning film”。研究者利用具有聚集诱导发光（AIE）性能的介孔二氧化硅荧光纳米探针（TBSN）结合孟加拉玫瑰红修饰的聚乙二醇（RPEG）通过静电纺丝技术，制备出具有H₂O₂传感以及光动力抗菌性能的聚乳酸/聚乙二醇/二氧化硅纳米粒子杂化膜（PLA@RPEG@TBSN）。

图1. 电纺PLA@RPEG@TBSN薄膜的制备过程以及传感、抗菌示意图。

利用具有AIE性能传感分子对介孔二氧化硅材料进行修饰，得到荧光探针TBSN，探针的蓝色荧光在H2O2存在时发生特异性的识别猝灭，AIE的性能设计能够保障材料在固态下的荧光效率以及传感性能。孟加拉玫瑰红作为一种天然光敏剂，通过共价键与PEG共价连接，它可以在纺丝薄膜中提供参比的红色荧光同时，可进一步用于光动力抗菌应用（图1）。

图2. PLA@RPEG@TBSN传感薄膜的传感性能。

在气体的H₂O₂存在时，PLA@RPEG@TBSN传感器中TBSN的蓝色荧光会发生荧光猝灭现象，而与此同时RPEG并不受影响，从而呈现出比率的荧光传感过程（图2a）。基于比率的荧光变化柔性PLA@RPEG@TBSN传感器实现了对H₂O₂蒸汽的高精度、高灵敏度检测，其检测限低至7 ppb。同时，薄膜传感器在暴露于H₂O₂蒸汽之后在紫外灯下可以观察到明显的颜色变化，这一结果使气态H₂O₂的实时可视化检测成为可能。

图3. PLA@RPEG@TBSN薄膜在口罩上的抗菌、传感多功能应用。

此外由于含光敏剂聚合物RPEG的掺入，PLA@RPEG@TBSN表现出优异的光动力抗菌活性。应用口罩上的PLA@RPEG@TBSN薄膜保持有效气体H₂O₂传感的同时，可以充分拦截和杀死空气中传播的细菌气溶胶，实现抗菌-传感一体化作用。这一设计策略为开发高效稳定的智能气体传感器和可穿戴设备，特别是在与气体传感和健康保护相关的应用中提供了巨大的前景。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150675