一種具有多模式光響應的智能味覺傳感器

人對溶解在唾液中的食物分子和離子產(chǎn)生的感覺稱為味覺。人類的味覺系統(tǒng)能夠識別五種基本味道：酸味、甜味、苦味、咸味和鮮味。在品嘗食物時，味蕾細胞中的感受器會對味覺刺激做出特異性響應，不同的響應信號傳遞到大腦的味覺皮層后，大腦會根據(jù)響應模式對該味覺刺激做出判斷。過去幾十年來，人們一直致力于設計基于電響應信號的仿生傳感器陣列，而光學傳感器因其簡單、快速、實時監(jiān)測和便攜等優(yōu)點在味覺傳感領域具有廣闊的研究前景。

為了模仿人類味覺的感知過程，實現(xiàn)多種不同味覺的化合物的區(qū)分，同濟大學化學科學與工程學院閆冰教授團隊近期通過將熒光和磷光信號結合，開發(fā)了一種具有多模式光響應的智能味覺傳感器，可以有效識別出鮮味、酸味和苦味，相關研究成果“Smart Multiple Photoresponsive Tongue for Sensing Umami, Sour and Bitter Tastes Based on Tb3+ Functionalized Hydrogen-Bonded Organic Frameworks”在線發(fā)表于國際知名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。

研究人員將Tb3?離子和有機磷光粉（均苯三酸，TMA）原位組裝到由三聚氰胺和三聚氰酸構建的MCA氫鍵有機框架中制備成Tb@MCATMA （Tb@1）。Tb@1基于熒光和磷光雙輸出信號，能有效區(qū)分鮮味（5'-肌苷酸二鈉和5'-鳥苷酸二鈉）、酸味（草酸和檸檬酸）以及苦味（5-羥甲基糠醛和2-糠醛）化合物，同時將六種化合物成功劃分為三類TYPE A, TYPE B 和TYPE C，這三種類別與鮮味、酸味和苦味相對應。

此外，通過調(diào)制激發(fā)波長，Tb@1傳感器能對每種風味化合物產(chǎn)生獨特的“指紋信息”，無需復雜的數(shù)據(jù)處理就能識別每種分析物。經(jīng)過探索，該課題組發(fā)現(xiàn)同類分析物的相同響應模式歸因于同樣的傳感機制。研究工作通過引入熒光和磷光雙輸出信號，克服了傳感器陣列中每個探針專一性響應的限制，并通過開發(fā)智能多重光響應舌，進一步實現(xiàn)了對鮮味、酸味和苦味的感知。

閆冰教授為論文獨立通訊作者，博士研究生張孜碩為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金項目的支持。