以JWH-018為代表的合成大麻素是一類具有數千種變體結構的新精神活性物質，能夠與人體內的CB1和CB2受體結合并產生作用，其結合能力是作為傳統大麻類毒品中有效成分四氫大麻酚（THC）和大麻二酚（CBD）的100倍，能夠導致心臟毒性、精神疾病、癲癇、誘導自殺等十分嚴重的毒副作用。由于該類物質的結構變體豐富、藥效強勁、監管困難等特點，合成大麻素正越來越多地成為傳統毒品的替代品被大規模濫用。例如：盡管在2021年合成大麻素類物質已經被整類列管，但涉及合成大麻素的毒品犯罪案件仍在持續上揚。因此，高靈敏的合成大麻素檢測方法對維護人民健康和公共安全具有重要意義。

目前，合成大麻素類物質的檢測主要依賴于大型儀器，包括高效液相色譜-質譜（HPLC-MS）、氣象色譜-質譜（GC-MS）、核磁共振（NMR）、表面增強拉曼（SERS）和電化學方法。然而，由于存在樣品制備繁瑣、儀器昂貴、技術門檻高和易受干擾等問題，這些方法的現場快速檢測應用嚴重受限。與這些實驗室技術相比，可視化檢測技術（比色法和熒光法）由于結果讀取簡便、便攜、易于操作和維護，更適合于現場檢測。然而，以JWH-018為代表的合成大麻素結構簡單，僅由羰基鏈接的烷基鏈取代吲哚環和萘環構成，缺乏具有高反應活性的識別位點，難以基于傳統的以識別基團為核心的設計策略進行熒光探針設計。因此，如何從分子間的非反應型電子交互出發，通過挖掘組裝體的光物理性質調控機制，提出全新的熒光探針設計理念，指導探針結構設計，發展能夠快速、特異的合成大麻素傳感新方法以解決這些亟待解決的問題頗具挑戰。

針對于此新疆理化技術研究所痕量化學物質感知團隊創新性地提出了基于液滴蒸發動力學的自組裝精細調控策略，設計了可與合成大麻素JWH-018發生多重分子間相互作用的萘酰亞胺熒光探針，實現了對JWH-018的高靈敏、高特異熒光點亮傳感。研究人員結合理論計算，系統研究并揭示了探針-JWH-018組裝體的顯著藍移的強熒光發射來源于其S₂激發態的分子間空間電荷轉移。在疏水基底上的混合溶液液滴揮發過程中，由于液滴內部的毛細流效應和Marangoni效應，萘酰亞胺熒光探針與JWH-018分子在三相交界線發生聚集，并在分子間的氫鍵作用、π-π相互作用和范德華力作用下形成特定的層狀組裝結構，該結構在光激發后在S₂態發生由JWH-018到萘酰亞胺探針的分子間空間電荷轉移，從而產生特殊的藍綠色熒光。此外，研究發現，通過基底表面張力、環境溫度和液滴尺寸等參數控制，實現三相交界線的可控收縮是獲得易于觀測的熒光傳感信號的基礎。該熒光傳感方法的檢出限為78 ng，并且對與傳統毒品（海洛因、可卡因、嗎啡、大麻、鴉片、搖頭丸、K粉、冰毒）、新精神活性物質（PCP、美沙酮、巴比妥、芬太尼、色胺、阿普唑侖、5F-MDMB-PICA、5F-ADB）、結構類似物（JWH-071、萘、吲哚）均表現出了良好的選擇性。并且通過構建傳感芯片，更進一步實現了對模擬呼出氣中含有的JWH-018的超靈敏識別，驗證了該策略作為吸毒人員現場快速篩查的實用性。

該研究提出的基于雙分子自組裝實現分子之間的空間電荷轉移，操縱組裝體的光物理性質是一種全新的熒光探針設計理念，有望為光物理機制主導的其他非反應性化學物質的分子識別、為光電材料的設計、基于組裝的功能材料的概念化提供新思路。

相關成果以“Intermolecular Through-space Charge Transfer Enabled by Bicomponent Assembly for Ultrasensitive Detection of Synthetic Cannabinoid JWH-018”為題發表于Aggregate期刊，論文第一作者為石河子大學與新疆理化技術研究所聯合培養的碩士研究生劉朝干和新疆理化技術研究所的博士研究生肖芳芳，通訊作者為竇新存研究員、李毓姝副教授和顧承志副教授。該工作得到了國家自然科學基金、新疆自治區國際合作項目、中科院從0到1原始創新項目、中國科學院西部之光等項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/agt2.315

圖1 雙組分自組裝驅動分子間空間電荷轉移實現合成大麻素JWH-018超靈敏熒光傳感

a) 雙組分組裝體空間電荷轉移（TSCT）熒光發射與聚集誘導猝滅發光機制對比示意圖；

b) 雙組分組裝體發光過程中的能量轉移過程示意圖；

c) 萘酰亞胺熒光探針與JWH-018組裝示意圖；

d) 液滴蒸發驅動雙組分組裝熒光點亮示意圖；

e) 組裝體在365 nm紫外光下的熒光圖像及光譜；

f) 與其他常見毒品和結構類似物相比，該方法對JWH-018的選擇性；

g) 傳感芯片實際應用場景中JWH-018鑒別邏輯流程的大量數據驗證