可定制的荧光纳米粘土提供了多种应用

想象一下，小小的乐高积木会自动扣在一起，形成一块坚固的平板。然后，科学家们在这些薄片上添加特殊的化学“钩子”，以附着称为荧光团的发光分子

副教授Gary Baker、Piyuni Ishtaweera博士和他们的团队创造了这些微小的粘土基材料，称为荧光聚离子纳米粘土。它们可以定制用于多种用途，包括推进能源和传感器技术、改善医疗和保护环境

该研究发表在《材料化学》杂志上

目前，数千种市售荧光团用于医学成像、疾病检测和生物标志物标记，以及用于化学分析、法医调查和生物传感的传感器。它们还可以在水质监测等工业应用中发挥关键作用。Mizzou的发现正在申请专利，由于这些纳米粘土的出色适应性而脱颖而出

“它们具有高度的功能性，这意味着我们可以控制有多少种荧光分子附着在这些纳米粘土的表面上，”Baker说，他在化学系任职

“这提供了一个多功能平台，可以通过选择和附着合适的分子来精确调节光学和物理化学性质。这种即用型定制是这些材料的标志，可以在不同领域实现广泛的应用。”

医疗用途

早期测试表明，这些材料对医疗用途是安全的，可以帮助医生更清楚地看到身体内部。科学家们已经使用荧光团在特殊显微镜下突出细胞和组织，使微小的细节可见。他们还利用这些发光分子追踪疾病，研究细胞如何工作，并帮助诊断健康状况

Baker说：“按体积归一化后，我们的荧光标记粘土显示出7000个亮度单位，与荧光材料有史以来报告的最高水平相匹配。”

“亮度的增加使这些材料对灵敏的光学检测方法非常有用。这转化为增强的分析信号和改进的检测，为医学成像中的先进传感器和造影剂开辟了新的可能性。”

虽然荧光是当前研究的重点，但Baker表示，该团队希望探索其他方法，用其他分子定制纳米粘土，如氨基酸、抗体、DNA适配体和选择性金属结合配体。这意味着这些材料不仅可以用于发光传感器和成像。它们还可以帮助捕捉太阳能、提供药物、改进基于光的技术和医学测试、追踪疾病和治疗癌症

其他合著者是密苏里大学医学药理学和生理学副教授Luis Polo Parada和美国海军学院的Nathaniel Larm。Ishtaweera目前就职于美国食品和药物管理局 More information: Piyuni Ishtaweera et al, Programmable Fluorescent Polyionic Nanoclays as Sensory Materials, Chemistry of Materials (2025). DOI: 10.1021/acs.chemmater.4c01864

Journal information: Chemistry of Materials