5月31日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能醫(yī)用材料與器械研究中心杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)與加州大學(xué)河濱分校殷亞東教授團(tuán)隊(duì)合作，在國際著名期刊ACS Nano上發(fā)表了題為“Self-destructive structural color liquids for time-temperature indicating”的研究論文（自毀型結(jié)構(gòu)色液體用于時(shí)間溫度指示），報(bào)道了一種基于自毀型結(jié)構(gòu)色液體的新型智能時(shí)間溫度指示器 (Photonic crystal-based Time-Temperature Indicators，P-TTIs)，及其在各類疫苗、離體器官等醫(yī)藥冷鏈可視化監(jiān)測方面的應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)、授權(quán)多項(xiàng)發(fā)明專利。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏研究員、加州大學(xué)河濱分校殷亞東教授為共同通訊作者，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院黃超博士為論文第一作者。 

論文上線截圖 

原文鏈接 

　　過去三年，新冠疫情給全球各國造成巨大生命財(cái)產(chǎn)損失，而新冠疫苗的出現(xiàn)為全球?qū)挂咔樘峁┝擞辛ξ淦鳌８鶕?jù)聯(lián)合國疫苗戰(zhàn)略，全球至少需要110億劑疫苗才有望抵抗新冠的肆虐。為確保疫苗安全有效抵達(dá)目標(biāo)人群，疫苗必須在符合嚴(yán)格的溫度要求下進(jìn)行運(yùn)輸、配送和存儲(chǔ)，例如，常規(guī)疫苗需要在2~8 ℃下儲(chǔ)存，而mRNA疫苗需超低溫儲(chǔ)存（如-20 ℃，-70 ℃等）。然而，由于操作失誤或事故，疫苗會(huì)不可避免地暴露在高溫下，而一旦暴露的溫度和時(shí)間偏離目前的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，即會(huì)導(dǎo)致疫苗迅速變質(zhì)、功能喪失，甚至?xí)谧⑸浜螽a(chǎn)生嚴(yán)重副作用。因此，時(shí)間溫度監(jiān)測在確保可靠的疫苗供應(yīng)鏈方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。雖然現(xiàn)有時(shí)間溫度指示標(biāo)簽在冷鏈監(jiān)測中取得系列進(jìn)展，但因核心材料限制而面臨無法適用于超低溫、跟蹤溫度范圍窄或易光漂白等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。 

　　針對(duì)該挑戰(zhàn)，杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于自毀型結(jié)構(gòu)色液體的新型智能時(shí)間溫度指示標(biāo)簽（圖1）。該智能標(biāo)簽由兩個(gè)核心元素構(gòu)成：觸發(fā)劑（聚乙二醇或乙二醇水溶液）、指示劑（以甘油為溶劑的液態(tài)光子晶體）；冷凍固化的觸發(fā)劑在熱作用下融化并擴(kuò)散至具高度吸水特性的液態(tài)光子晶體中，觸發(fā)劑中分子與指示劑中甘油分子及膠體顆粒間的相互作用，會(huì)不可逆地?cái)_亂液態(tài)光子晶體的周期性結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致液態(tài)光子晶體產(chǎn)生肉眼可見的顏色變化，通過智能標(biāo)簽的顏色變化即可實(shí)時(shí)監(jiān)測反饋異常溫度暴露歷史。值得強(qiáng)調(diào)的是，這類智能標(biāo)簽呈現(xiàn)出特有的不可逆溫度響應(yīng)、優(yōu)異的靈敏度、靈活可調(diào)的自毀時(shí)間（分鐘~天）、寬的跟蹤溫度范圍（-70 ℃~ 37 ℃）。基于這些優(yōu)越性能，智能標(biāo)簽可以廣泛用于普通疫苗（2~8 ℃）和mRNA疫苗（-20 ℃，-70 ℃）熱暴露歷史的可視化監(jiān)測，而且這類標(biāo)簽還可以設(shè)計(jì)成二維碼，通過手機(jī)掃描即可獲得離體器官熱暴露歷史信息。 

　　這類基于自毀型結(jié)構(gòu)色液體的新型智能時(shí)間溫度指示標(biāo)簽，利用液態(tài)光子晶體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)色和液態(tài)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高靈敏、寬的跟蹤溫度范圍、和靈活可調(diào)的自毀時(shí)間，該工作不僅有望促進(jìn)下一代新型智能標(biāo)簽的研究，而且還有望拓展相關(guān)技術(shù)到醫(yī)藥、食品等冷鏈的可視化監(jiān)測應(yīng)用中。 

　　相關(guān)研究獲得了蘇州大學(xué)何樂教授的支持，同時(shí)該研究還得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣東省重點(diǎn)項(xiàng)目、深圳市杰青等科技項(xiàng)目資助。 

圖1：基于自毀型液態(tài)光子晶體的新型智能時(shí)間溫度指示標(biāo)簽，及其用于疫苗和離體器官熱暴露歷史的可視化監(jiān)測