获奖项目简介
2023年CAIA奖二等奖:面向公共安全的芬太尼类毒品与放射性核素现场快速检测新方法研究
完成单位:西南科技大学1、中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所2
完成人:何毅1、陶洋2、王元靖2、刘大伟2、于海利1、林颖1 、崔云怡1
成果简介:芬太尼类毒品因其成本低、药效强、成瘾性强等特点,造成了大量的人员死亡,引发了严重的全球性公共安全问题。另外一方面,发生核灾难时,放射性核素将快速释放到环境之中,会造成严重的危害。
现有芬太尼类毒品与放射性核素的检测方法主要依靠仪器分析,存在成本高、仪器体积大、检测周期长等问题。本研究采用孟加拉玫瑰红、2, 2′-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺盐、双(2,4,6-三氯苯基)草酸酯(TCPO)、偶氮砷III 功能化纳米金、5, 5''-氧双(2',3',6',7'-四羟基-3H-螺[异苯并呋喃-1,9'-氧杂蒽]-3-酮)、微米气泡作为比色可视化分析探针,基于氢键/卤素键协同识别作用、表面活性剂直接参与生色反应、化学诱导电子交换、铀-氧配合作用及碘催化过氧化氢分解等新原理,建立了针对芬太尼、去甲芬太尼、铀酰离子、放射性碘的比色可视化分析新方法、试纸与便携式检测装置,实现了水样、食品、尿液等环境中芬太尼毒品、铀酰与放射碘的现场快速检测。
创新点及科学价值:1)利用芬太尼与孟加拉玫瑰红分子之间的氢键、卤素键协同识别作用,实现了各种水样中芬太尼的快速、灵敏及选择性可视化检测;2)通过TCPO与过氧化氢反应生成寿命草酸双氧自由基,其与显色底物之间的电子交换反应过程,诱导发生显色反应,实现了尿液中去甲基芬太尼的比色可视化检测;3)建立了甲酸辅助铀酰光分解用于铀酰离子比色可视化分析的新方法,实现了实际水环境中铀酰离子的检测;4)发现了UO22+具有过氧化物模拟酶的特性,并由此建立了针对UO22+的比色可视化分析新方法,实现了对其现场可视化检测。相关研究工作不但拓展了显色反应的种类,建立针对芬太尼类毒品与放射性核素现场快速检测新方法,还加深了人们对芬太尼类毒品与放射性核素基础化学性质的认识。
社会经济效益:本研究针对芬太尼类毒品与放射性核素的现场快速检测方法,将在维护公共安全方面发挥重要作用,具有显著的社会经济效益。一是该检测方法可以为现场缉毒提供快速简单的解决方案,对于快速检查出入境货物,查获毒品具有重要意义;二是该装备和试纸条符合禁毒装备的发展趋势,填补国内现场芬太尼类毒品快速检测的空白。
其次,放射性铀酰、碘检测试纸条在核灾难情况下,能够实现铀酰、碘的现场快速检测。该试纸条可以实现大面积监测环境中的放射性铀酰、碘含量,从而及时发现并控制污染物的扩散;
应用前景:本研究相关成果现已申请国家发明专利,其应用前景较为明朗。芬太尼类毒品相关的检测设备和试纸条未来将主要应用于海关、机场、公安等部门。同时我国现有铀矿数量大约有1000多个,大陆在运核反应堆有55台以上,预计未来几年核反应堆的数量还会持续增加。放射性铀酰、碘检测产品可应用于此场景。