论文标题：Ionically Imprinting-Based Copper (II) Label-Free Detection for Preventing Hearing Loss

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.001

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由中山大学附属第八医院王欢、南京鼓楼医院陆玲、东南大学柴人杰等组成的研究团队在中国工程院院刊《Engineering》上以“Ionically Imprinting-Based Copper (II) Label-Free Detection for Preventing Hearing Loss”（基于离子印迹的二价铜离子非标记检测平台预防听力损失）为题发表研究成果，有望为预防听力损失提供有效手段。中山大学附属第八医院王欢与东南大学张慧为共同第一作者。

听力损失影响着全球超15亿人，其中4亿多人患有中度或重度听力损失，严重降低患者生活质量。减少铅、镉、铜等重金属离子摄入是预防听力损失的可行策略。铜作为人体必需微量元素，在农业和工业中广泛应用，但过量摄入Cu²⁺会产生羟基自由基，诱导毛细胞凋亡，进而导致听力损失，因此监测食物和饮用水中的Cu²⁺水平至关重要。

目前用于Cu²⁺检测的技术，如荧光法、分光光度法等，虽准确性和特异性良好，但存在样品预处理复杂、设备昂贵等局限。在此背景下，科研团队创新性地将离子印迹技术与结构色水凝胶微球相结合，制备出基于壳聚糖的离子印迹水凝胶微球（IIHBs）。

图1. 制造过程示意图。（a）反应机制；（b）IIHBs 的应用。EDTA·2Na：乙二胺四乙酸二钠。

IIHBs具有独特优势。其内部为贯穿的大孔微纳结构，宏观尺寸均匀、颜色明亮，还具备磁响应性。制备时，先将二氧化硅纳米颗粒分散形成胶体溶液，经微流控技术制成模板SCCBs，再用含壳聚糖、Cu²⁺和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）的预凝胶溶液复制其微观结构，去除模板后得到IIHBs。PEGDA的加入改善了水凝胶力学性能，使IIHBs能更好地发挥作用。

检测Cu²⁺时，IIHBs表现出色。将其孵育于Cu²⁺溶液中，能特异性识别并结合Cu²⁺，引起反射峰变化，实现无标记检测。实验显示，Cu²⁺浓度增加，IIHBs反射光谱红移增大，且在Cu²⁺浓度为100 μmol·L^-1时，印迹因子达19.14，展现出良好的特异性和选择性。同时，研究证实Cu²⁺对HEI-OC1细胞具有毒害作用，浓度越高，细胞生存能力越低。使用IIHBs和标准加样法测定自来水Cu²⁺浓度，结果显示该方法回收率良好，表明IIHBs在实际检测中颇具潜力。

这一新型检测平台简便、低成本且特异性高，有望广泛应用于食品和饮用水中Cu²⁺的检测，为预防听力损失筑牢防线，也为相关领域研究开辟了新方向。

引用信息：

Huan Wang, Hui Zhang, Xiaoli Zhang, Hong Chen, Ling Lu, Renjie Chai. Ionically Imprinting-Based Copper (II) Label-Free Detection for Preventing Hearing Loss. Engineering, 2024, 33(2): 276–282

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