近日，国际水环境化学顶尖期刊Nature Water在线发表了华中师范大学化学学院龚静鸣教授与武汉大学陈朝吉教授合作的最新研究成果。该研究针对全球普遍存在的纳米 / 微塑料（NMPs）污染难题，创新性利用贻贝仿生的界面工程，研发多功能磁性吸附材料，开发了一种“捕获-自报告”一体化的平台，首次实现纳 / 微米尺度广谱塑料的快速捕获、无标记原位识别与便携现场检测，为水环境微塑料污染防控提供新的思路。论文题目为《Interfacial interaction-driven rapid capture and on-site analysis of nano-/microplastics enabled by multifunctional magnetic adsorbent》（Nature Water）。华中师范大学为该论文的第一完成单位，化学学院博士研究生姚清锋和武汉大学徐超博士为第一作者，华中师范大学龚静鸣教授与武汉大学陈朝吉教授为论文通讯作者。感谢上海交通大学张礼知教授在论文撰写中提出的宝贵意见。
微塑料与纳米塑料广泛存在于江河湖海与餐饮器具浸出液中，超细纳米颗粒易迁移、难去除、无标记检测难度极大。传统水处理工艺对纳米塑料去除效率低，现有检测多依赖荧光标记、大型仪器与复杂前处理，难以满足真实水体现场快速分析需求。团队创新性利用贻贝仿生的界面工程，设计铜掺杂聚多巴胺功能化磁性硅基吸附剂(Fe₃O₄@SiO₂@CP)，集成强界面黏附、光热效应与类漆酶催化活性，依托界面多重非共价作用（配位/π-π/疏水/氢键/范德华）实现对无标记NMPs的快速广谱捕获与便携式现场检测。材料可在3分钟内高效捕获20–3000 nm尺度的NMPs，温和条件下可多次再用；其“类漆酶”活性将吸附事件转化为表面响应型显色信号，配合机器学习（PCA、LDA、RF）实现六类代表性NMPs的种类与浓度的高特异识别。该平台在天然水体与实际餐饮场景（塑料杯、碗与茶包）中均实现了低浓度无标记NMPs的可靠捕获与现场检测，处理成本约0.035美元/g，为水环境微塑料污染防控和有效治理提供了新的思路。
该技术突破三大核心瓶颈：一是宽谱高效捕获，对复杂基质中低浓度无标记 NMPs 快速富集；二是无标记原位传感，利用类酶催化产生比色信号，无需外源标记与大型仪器；三是智能精准识别，结合机器学习多元分析，高特异性区分塑料种类与浓度。研究在河水、海水、湖泊水及塑料杯、碗、茶包浸出液等真实场景中验证可靠，兼具低成本、易操作、可便携优势。此项成果将污染去除与现场监测一体化，颠覆传统单一吸附或依赖标记检测的模式，为水环境新污染物快速治理、应急监测与日常监管提供关键技术支撑，有力推动水环境保护与健康风险管控迈向更高效、更普惠的新阶段。
Fig. 1. Schematic illustration of interfacial interaction-driven rapid capture and on-site analysis of label-free NMPs enabled by a multifunctional magnetic adsorbent of Fe3O4@SiO2@CP. This innovative strategy provides a single material combining robust magnetism, interfacial adhesion, photothermal activity, and laccase-like catalytic activity, thus enabling simultaneous label-free NMP adsorption and on-site analysis at environmentally relevant low concentrations.
龚静鸣教授团队近年来聚焦环境领域关键科学问题，以新污染物环境行为、高效去除与精准分析检测为核心方向，系统开展环境暴露的抗性基因监测、全氟化合物裂解脱氟及微纳塑料污染控制等前沿研究，着力破解新型污染物治理与风险防控难题。在该领域积累了系统原创成果，已在Nature Water、Environmental Science & Technology、 Water Research、Analytical Chemistry、ACS Sensors等国际权威期刊发表高水平论文80余篇。该项研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。
文章链接：https://rdcu.be/e74oT (DOI：https://doi.org/10.1038/s44221-026-00610-3)
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