近日，南华大学公共卫生学院肖福兵团队通过光激活蛋白质水凝胶实现结构色的动态变化，实现对超痕量UO₂²⁺的特异性识别。相关成果以“Light-activated protein hydrogels with dynamic structural color modulation for specific recognition of ultratrace UO₂²⁺”发表在Top期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，IF=13.2）上。该项研究成果中，肖福兵副教授为第一作者，南华大学为第一单位。论文链接为https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172626。

随着核能及核工业的快速发展，铀污染问题日益凸显。铀矿开采、核废料处置及核事故等因素，正对人类健康和全球生态安全构成重大威胁。因此，开发便携式、高灵敏度且选择性优异的铀检测方法具有重要的研究意义。光子晶体传感器具有信号稳定、可见性强、无需额外信号标签或昂贵设备、便于现场检测等优势。然而，现有的检测方法大多依赖于螯合基团（如偕胺肟基和羧基），这些基团也可能与其他金属离子结合，从而降低选择性。此外，直接螯合作用引起的水凝胶体积变化，极大限制了检测灵敏度。

该研究设计了一种基于蛋白质的光子晶体水凝胶（PBPCH）传感器，可实现对超痕量UO₂²⁺的特异性识别。通过将单层周期性排列的二维光子晶体阵列嵌入交联蛋白水凝胶中构建PBPCH。当暴露于UO₂²⁺和420 nm光时，蛋白质发生光解作用，引发水凝胶网络的膨胀。这种膨胀导致颗粒间距变化和结构颜色改变，既可进行晶格间距测量，也可通过观察 PBPCH 颜色偏移实现检测。该传感器展现出卓越的灵敏度，最低可检测浓度为50 pM，远低于美国环保署饮用水中UO₂²⁺的限值，同时具有优异的特异性，受其他金属离子干扰极小。此外，成功构建了以多种蛋白质（包括牛血清白蛋白、人血清白蛋白、转铁蛋白、卵清蛋白和明胶）为识别元件的PBPCHs，证明了传感器设计的可适应性。这一创新方法为开发多功能、超灵敏的环境监测工具奠定了坚实基础。

一直以来，肖福兵课题组聚焦于食品卫生及环境卫生检验，取得了一系列的研究成果，此次发表的成果是该团队继Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Analytical Chemistry, Food chemistry等国际权威期刊之后发表的又一重要研究成果，积极为保护生态环境、保障人民健康贡献力量。