本文是一篇综述性论文，题为《基于“开-关-开”荧光模式的智能手机辅助传感器在食品安全现场检测中的进展》，由Wei Fu、Xiaqing Fu、Zhemin Li、Zhifang Liu和Xian Li等作者撰写，发表于2024年4月的《Chemical Engineering Journal》期刊。该综述旨在填补当前关于基于“开-关-开”荧光机制的智能手机辅助现场检测平台的系统性综述空白，详细介绍了该荧光响应过程、常用荧光材料及其设计原理，并探讨了其在食品安全检测中的最新应用。

研究背景

食品安全直接关系到每个人的健康和福祉，确保食品免受抗生素、农药和重金属等有害物质的污染至关重要。传统的检测方法如气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）等虽然准确，但操作复杂、耗时长且成本高。相比之下，荧光分析策略因其简单、低成本、高选择性和低检测限等优势，逐渐成为食品安全快速筛查的有力工具。特别是“开-关-开”荧光传感器，因其高灵敏度、优异的选择性和抗干扰能力，受到了广泛关注。

主要内容

1. “开-关-开”荧光机制：该机制分为两个步骤：荧光猝灭（开-关）和荧光恢复（关-开）。荧光猝灭主要通过光诱导电子转移（PET）、荧光共振能量转移（FRET）、内滤效应（IFE）和聚集诱导猝灭（ACQ）等机制实现。荧光恢复则通过氧化还原反应、竞争反应和酶抑制反应等机制实现。

2. 荧光材料：常用的荧光材料包括量子点（QDs）、小有机分子、金属纳米团簇和金属有机框架（MOFs）。量子点因其高发光效率、窄荧光带宽和良好的光化学稳定性，成为研究最广泛的荧光材料。小有机分子荧光探针具有高荧光量子产率和易于修饰的特点，但其水溶性较差。金属纳米团簇和MOFs则因其独特的发光机制和可调控的发光行为，在传感器领域得到了广泛应用。

3. 荧光探针的设计原则：设计“开-关-开”荧光探针时，需考虑分子结构的响应单元、灵敏度、选择性、稳定性和生物相容性。合理的分子结构设计可以提高探针的灵敏度和选择性，而表面修饰和封装技术则可以增强探针的稳定性。

4. 在食品安全监测中的应用：基于“开-关-开”荧光机制的智能手机辅助传感器在食品安全监测中展现了巨大的潜力。例如，用于检测抗坏血酸（维生素C）、组氨酸、谷胱甘肽等营养物质的传感器，以及用于检测农药残留、抗生素和有害离子的传感器。这些传感器通过与智能手机的结合，实现了实时、便携的现场检测。

研究意义与价值

该综述为理解和设计便携式传感器提供了有价值的理论基础，特别是在食品安全领域。通过结合“开-关-开”荧光机制和智能手机技术，研究者能够开发出更加高效、准确的实时检测工具，为食品安全监测提供了新的解决方案。此外，该综述还指出了当前研究中的挑战和未来发展方向，如多目标检测、智能化、多功能集成和信号捕捉的准确性等。

研究亮点

1. 系统性综述：首次系统性地综述了基于“开-关-开”荧光机制的智能手机辅助传感器在食品安全检测中的应用。
2. 多领域应用：详细介绍了该技术在营养物质、农药、抗生素和有害离子检测中的最新进展。
3. 未来展望：提出了未来研究的方向，包括多目标检测、智能化、多功能集成和信号捕捉的准确性等。

结论

基于“开-关-开”荧光机制的智能手机辅助传感器在食品安全检测中展现了巨大的潜力。尽管当前仍存在一些挑战，如多目标检测和信号捕捉的准确性等，但通过不断的技术创新和改进，未来有望实现更高的检测精度和更广泛的应用范围。该综述为相关领域的研究者提供了宝贵的理论参考和实践指导。