2023年9月15日，东南大学首席教授柴人杰团队在中国工程院院刊Engineering(IF 12.8)上在线发表了题为“Ionically Imprinting-Based Copper (Ⅱ) Label-Free Detection for Preventing Hearing Loss”的研究性论文。在本研究中，研究人员开发了具有均匀尺寸、多孔微观结构、鲜艳的结构色以及磁性响应性的壳聚糖基离子印迹水凝胶微球作为铜离子检测平台，在预防听力损失方面表现出良好的应用前景。中山大学王欢博士和柴人杰课题组博士生张慧为本论文的共同第一作者，柴人杰教授为本论文最后通讯作者。
听力损失是全世界面临的重大公共健康问题，影响到全世界超过15亿人，其中4亿多人患有中度或重度听力损失。该疾病不仅降低了患者的生活质量，还大大增加了患者的心理负担。因此，预防和治疗听力损失至关重要。在各种策略中，减少铅、镉、铜等重金属离子的摄入是一种可行的策略。环境和食物中铜离子的过量摄取往往会导致严重的健康问题。例如，过量的铜离子会产生羟基自由基并诱导毛细胞凋亡，从而导致听力损失。因此，控制铜离子的摄取是必要的，而监测食品和饮用水中铜离子水平是一种可能的方法。目前，多种技术已被开发用于铜离子检测，包括荧光、分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法和电化学等。尽管这些技术具有较高的准确性和特异性，但通常受到样品预处理复杂和昂贵设备等问题的限制。因此，目前仍缺乏一种简便、低成本、高特异性的新型铜离子检测平台。
在本研究中，研究人员将基于壳聚糖的离子印迹水凝胶与衍生自二氧化硅胶体晶体微球(SCCBs)模板的结构色微球集成在一起，开发了铜离子非标记检测平台。制备的壳聚糖基离子印迹水凝胶微球具有良好的球形度、单分散性以及鲜艳的结构色，并通过与磁性纳米粒子结合获得了磁响应性。当壳聚糖基离子印迹水凝胶微球在含有铜离子的溶液中浸泡时，其与铜离子的识别和再结合具有高度的特异性和良好的重复性，并表现出与浓度相关的反射峰的位移。研究人员通过体外细胞实验证明了过量的铜离子HEI-OC1细胞的活性有负面影响，揭示了铜离子检测在预防听力损失方面的重要意义。随后，对自来水中铜离子的检测证实了壳聚糖基离子印迹水凝胶微球的实际应用潜力。这些结果表明壳聚糖基离子印迹水凝胶微球作为一种简便、低成本和高特异性的铜离子检测平台是可行的，可以作为食物和饮用水的健康指示剂，在预防听力损失方面表现出良好的应用前景。（生科院）
