近日,閩南師范大學教授、廈門大學與北京科技大學博士生導師李順興教授率領“環境與健康”團隊服務“健康中國戰略”,注重學科交叉融合,關注家庭健康,在飲用水、食品、體液的智能檢測領域取得多項優秀成果。
據悉,“環境與健康”團隊將機器學習模型與比色檢測結合,創新方法,實現家居條件下簡易、智能、可視化檢測,已在Applied Catalysis B: Environmental、Advanced Functional Materials、Journal of Hazardous Materials、Analytical Chemistry等權威期刊發表多篇論文,被SCI收錄90余篇(其中中科院分區I區43篇,TOP期刊60篇),團隊帶頭人李順興教授入選全球前2%“頂尖科學家”榜單,為國務院政府特殊津貼專家、教育部“新世紀優秀人才支持計劃”獲得者、福建省科技進步獎獲得者。下面,讓我們一起走進“環境與健康”團隊,了解一下他們近期的研究成果。
關注飲水安全
水是生命之源,飲用水的潔凈與否關系著整個人類的生存與發展。據團隊成員介紹,水質檢測既關乎人民群眾的生命健康,也與公共衛生、環境生態、水資源管理和社會穩定等眾多方面密切相關。通過監測水質,我們可以及時發現問題并采取措施,確保人們的安全飲水權利得到保障。
針對飲用水中可能存在的重金屬Cr(VI)污染,團隊制作出一種優化后更加穩定、更加靈敏的Cr(VI)比色傳感器,再結合小樣本深度學習模型,可以將整個測試時間縮短到3分鐘,不需要進行富集處理,對飲用水中Cr(VI)的檢出限也能滿足USEPA、WHO及中國的現場檢測要求。尤其是與智能手機APP數據聯動采集后,已經可以成功應用在天然水中Cr(VI)的可視化檢測。進一步和區塊鏈技術結合,有望實現數據端到端的安全連接和管理,還可以建立Cr(VI)現場水環境監測系統。

(圖1. Cr(VI)的智能可視化檢測系統)
此外,該團隊合成一種新的多金屬離子響應比色探針,將該探針與便捷式的紫外-可見分光光度法和機器學習算法模型相結合,能夠同時檢測Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)、Zn(II)、Cd(II)、Hg(II)、Pb(II)等9種金屬離子,檢測可在30-300秒內完成,檢測靈敏度完全滿足常規水質標準,為公共飲用水安全檢測提供了一種方便快捷的方法。

(圖2. 9種金屬離子的智能可視化檢測系統)
關愛人體健康
尿液中鈣代謝水平與體內平衡密切相關,可反映腎臟、骨骼、甲狀腺等的病理變化。該團隊提出了一種用于真實尿液中鈣代謝物的高性能識別和實時監測的智能無創檢測系統,可用于家庭中鈣代謝異常相關疾病的診斷和治療后監測。團隊成員在接受采訪時說:“與醫院常用的火焰原子吸收光譜法相比,我們提出的方法便捷、可視化、實時、低成本、智能化,避免了樣品消解,方便易操作,樣品準備和測量的總時間不到1分鐘,在家里自己就可以進行檢測。”

(圖3. 尿液中鈣代謝水平的智能可視化檢測系統)
亞硝酸鹽是日常食品中最常見的致癌物之一,亞硝酸鹽在食物中含量的檢測對食品安全具有重要意義。該團隊利用靜電紡絲技術制備出有效期長達30天以上的、可批量生產的試紙產品,與機器深度學習和智能手機APP相結合,提出了一種快速、便攜、可視化、可現場進行亞硝酸鹽檢測的平臺。團隊成員表示,如果這個平臺能夠實現應用與推廣,無論是食品安全監督管理部門、衛生行政部門還是普通家庭,都可以用它對食物樣品進行簡單方便的亞硝酸鹽含量檢測。

(圖4. 食品中亞硝酸鹽的智能可視化檢測系統)
團隊負責人表示,“服務美好生活、建設美好家園”是團隊的使命與擔當,團隊將進一步優化研究成果,將其轉化為確實管用、好用、易用的產品及技術,為美麗中國和健康中國貢獻力量。
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