仿生傳感器是一種模擬生物系統的傳感器🧛🏿‍♂️，通過模擬人類的感知系統來提升傳感器性能和靈敏度🙋🏼👱🏽‍♀️，主要是在視覺、味覺、嗅覺、聽覺和觸覺等方面。聲音作為一種無處不在的物理現象📋，是情感表達、文化傳遞及環境感知的重要載體🦜。然而，聽力障礙者由於疾病或先天性缺陷而無法有效感知聲音。因此🐎，研發高性能的仿生聲學傳感器具有重要的意義。味覺和嗅覺是人類感知食物的重要方式🤱🏼，在識別食物的種類和質量方面發揮著至關重要的作用🏥。苦味感知在檢測食物中有毒物質方面很重要👊🏼，從而保護身體免受有害物質的侵害。另外，在食物變質過程中☞，通常會產生並釋放生物胺(BAs)氣體，這種氣體被認為是食物變質的重要標誌之一。然而🩼，某些疾病，如感冒或上呼吸道感染，如COVID-19✋🏻，可能會影響味覺和嗅覺。因此，仿生傳感器的發展對於聲學、味覺和嗅覺信息的監測用於多模式感知具有重要意義𓀛。近日，化學科學與工程學院閆冰教授團隊相關研究成果以“Bionic Luminescent Sensors Based on Covalent Organic Frameworks: Auditory, Gustatory, and Olfactory Information Monitoring for Multimode Perception”為題在線發表於《美國化學學會·納米》（ACS Nano）期刊🧕🏽。   

由於光信號的穩定性、製備工藝的便捷性和可重復使用性💁🏿，熒光傳感器在仿生傳感領域潛在的科學價值和實際應用價值不容忽視。近年來🧜🏻，許多發光雙峰仿生傳感器被開發出來，如壓力-聽覺🌓、聽覺-嗅覺和氣流-聽學雙峰傳感器。雙峰傳感器可以通過雙傳感功能進行監測，更準確地識別檢測目標🫲🙅🏿。然而🚴‍♂️，開發具有聽覺〽️、嗅覺和味覺功能的傳感器仍然是一個巨大的挑戰🙇🏼‍♂️。發光多模仿生傳感器尚未見報道。                           

目前，合成具有優異發光性能的共價有機框架材料(COFs)並將其有效應用於仿生傳感領域仍然是一個艱巨的挑戰🤜🏽👌🏻。在本研究中👱🏿‍♂️✡︎，恒达平台閆冰教授團隊構建了四種具有不同羥基數目的COFs🐤🧦，而苯-1,3,5-三甲醛（BTA）配體上的羥基數目影響最終COFs的性能。以水合肼（HH）和具有1個羥基的BTA為配體製備的COF（HHBTA-OH）具有最佳的熒光性能。MA@HHBTA-OH是由HHBTA-OH與米氏酸（MA）反應形成的，具有極高的親水性、分散性和強烈的紅色熒光🕴🏻，可以模仿人類的味覺系統來檢測苦味物質。在此基礎上，我們將MA@HHBTA-OH與瓊脂糖（AG）結合，構建了一種仿生視覺-嗅覺傳感裝置(MA@HHBTA-OH@AG)，用於評估食品新鮮度。此外🗞，通過強氫鍵將發光材料MA@HHBTA-OH與三聚氰胺泡沫（MF）相結合，製成了MA@HHBTA-OH@MF聲學傳感器。這種聲學傳感器能夠在52至93dB的範圍內有效監測聲音，展現出極高的靈敏度、超低的檢出限、卓越的抗幹擾能力以及良好的重復性👩🏿‍🦰。MA@HHBTA-OH@MF的功能類似耳膜，通過壓力波識別聲音🫱🏻🔮。此外，這種基於MA@HHBTA-OH的仿生傳感器在解決由COVID-19引發的特定健康問題方面顯示出潛在的應用前景🚰。

化學科學與工程學院權雪平博士生為論文的第一作者🐳1️⃣，閆冰教授為論文的獨立通訊作者🧏🏽‍♂️。該研究工作得到國家自然科學基金項目的支持🧖🏼‍♂️。

論文鏈接🫑：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15289