5月31日，中國科學院深圳先進技術研究院智能醫用材料與器械研究中心杜學敏研究員團隊與加州大學河濱分校殷亞東教授團隊合作，在國際著名期刊ACS Nano上發表了題為“Self-destructive structural color liquids for time-temperature indicating”的研究論文（自毀型結構色液體用于時間溫度指示），報道了一種基于自毀型結構色液體的新型智能時間溫度指示器 (Photonic crystal-based Time-Temperature Indicators，P-TTIs)，及其在各類疫苗、離體器官等醫藥冷鏈可視化監測方面的應用，相關技術已申請、授權多項發明專利。中國科學院深圳先進技術研究院杜學敏研究員、加州大學河濱分校殷亞東教授為共同通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院黃超博士為論文第一作者。
論文上線截圖
過去三年，新冠疫情給全球各國造成巨大生命財產損失，而新冠疫苗的出現為全球對抗疫情提供了有力武器。根據聯合國疫苗戰略，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目標人群，疫苗必須在符合嚴格的溫度要求下進行運輸、配送和存儲，例如，常規疫苗需要在2~8 ℃下儲存，而mRNA疫苗需超低溫儲存（如-20 ℃，-70 ℃等）。然而，由于操作失誤或事故，疫苗會不可避免地暴露在高溫下，而一旦暴露的溫度和時間偏離目前的監管標準，即會導致疫苗迅速變質、功能喪失，甚至會在注射后產生嚴重副作用。因此，時間溫度監測在確?？煽康囊呙绻湻矫姘l揮著至關重要的作用。雖然現有時間溫度指示標簽在冷鏈監測中取得系列進展，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鍵挑戰。
針對該挑戰，杜學敏研究員團隊研發了基于自毀型結構色液體的新型智能時間溫度指示標簽（圖1）。該智能標簽由兩個核心元素構成：觸發劑（聚乙二醇或乙二醇水溶液）、指示劑（以甘油為溶劑的液態光子晶體）；冷凍固化的觸發劑在熱作用下融化并擴散至具高度吸水特性的液態光子晶體中，觸發劑中分子與指示劑中甘油分子及膠體顆粒間的相互作用，會不可逆地擾亂液態光子晶體的周期性結構，從而導致液態光子晶體產生肉眼可見的顏色變化，通過智能標簽的顏色變化即可實時監測反饋異常溫度暴露歷史。值得強調的是，這類智能標簽呈現出特有的不可逆溫度響應、優異的靈敏度、靈活可調的自毀時間（分鐘~天）、寬的跟蹤溫度范圍（-70 ℃~ 37 ℃）?；谶@些優越性能，智能標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測，而且這類標簽還可以設計成二維碼，通過手機掃描即可獲得離體器官熱暴露歷史信息。
這類基于自毀型結構色液體的新型智能時間溫度指示標簽，利用液態光子晶體獨特的結構色和液態性質，實現高靈敏、寬的跟蹤溫度范圍、和靈活可調的自毀時間，該工作不僅有望促進下一代新型智能標簽的研究，而且還有望拓展相關技術到醫藥、食品等冷鏈的可視化監測應用中。
相關研究獲得了蘇州大學何樂教授的支持，同時該研究還得到了國家自然科學基金優秀青年基金、國家重點研發計劃、中國科學院青年創新促進會、廣東省重點項目、深圳市杰青等科技項目資助。
圖1：基于自毀型液態光子晶體的新型智能時間溫度指示標簽，及其用于疫苗和離體器官熱暴露歷史的可視化監測
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