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做生命科學(xué)和農業(yè)科學(xué)等學(xué)科論文，一大噩耗是精心培養的實(shí)驗樣品動(dòng)物/植物意外失竊，樣品沒(méi)了意味著(zhù)實(shí)驗重來(lái)，搞不好畢業(yè)都要成問(wèn)題。今天給大家介紹的這篇論文就沒(méi)有這種問(wèn)題了，其樣品超級常見(jiàn)，常見(jiàn)到大家根本沒(méi)想過(guò)它能出Nature Communication論文，它就是來(lái)自超市的“廚余”——紅羅非的魚(yú)鱗。

論文慘?。簺](méi)關(guān)窗，貓進(jìn)來(lái)把畢業(yè)設計魚(yú)吃了

• 熱一熱，廚余變寶貝

魚(yú)鱗熱處理前后的熒光特性

這篇論文的核心發(fā)現有兩個(gè)，就是通過(guò)加熱魚(yú)鱗可以改變魚(yú)鱗的熒光特性和物理特性，熒光特性可以用作隱寫(xiě)信息實(shí)現防偽等功能；物理特性可以吸收水體羅丹明B污染物，其吸收較快且制造工藝簡(jiǎn)單，有取代活性炭的潛力。

魚(yú)鱗結構的光鏡和電鏡成像②

這里備注一下，本文將魚(yú)鱗分為三層，與外部環(huán)境接觸的Limiting Layer，簡(jiǎn)稱(chēng)LL；布利岡結構外層external elasmodine，簡(jiǎn)稱(chēng)EE，內層internal elasmodine，簡(jiǎn)稱(chēng)IE，布利岡結構內外層區別在于外層更礦物化。

高溫熱臺+熒光顯微鏡成像

加熱會(huì )改變魚(yú)鱗的光學(xué)特性，那么加熱到多少、加熱多久合適呢？研究人員使用兩片不銹鋼壓平魚(yú)鱗，然后放到高溫熱臺上進(jìn)行恒溫加熱3分鐘，再放到熒光顯微鏡下觀(guān)察。在熒光顯微鏡U激發(fā)下，可以看到未加工的魚(yú)鱗也有藍色的弱熒光激發(fā)，加熱到270℃后的魚(yú)鱗熒光會(huì )增強，強度與未加工魚(yú)鱗有顯著(zhù)差別，且在明場(chǎng)下看不出與未加工魚(yú)鱗的區別；加熱到300℃熒光還會(huì )增強，但魚(yú)鱗本身會(huì )碳化，變得容易脆斷。

加熱前后，膠原蛋白和羥基磷灰石提取物表征

將魚(yú)鱗處理分離成膠原蛋白和HAp（羥基磷灰石），分別加熱，均可在熒光顯微鏡下觀(guān)察到熒光增強。使用XRD和FTIR等技術(shù)分析，結合電鏡成像，可以判斷加熱后的魚(yú)鱗發(fā)生了結構變化和化學(xué)反應，形成多孔結構和新的成分，多方面因素最終提升了紫外吸收和熒光強度。

• 激光局部加熱實(shí)現隱寫(xiě)信息

激光結合電動(dòng)顯微鏡測試微觀(guān)“雕刻”

使用不同功率的聚焦激光作為光源，100X物鏡搭配電動(dòng)載物臺進(jìn)行局部加熱刻印測試，以找到均勻加熱的最佳功率和速度，結論是2.04MW/cm2功率激光，25μm/s速度時(shí)效果好。

激光圍觀(guān)雕刻的隱寫(xiě)圖案

利用這個(gè)設置，研究人員成功在魚(yú)鱗上刻上了隱寫(xiě)的魚(yú)尾獅和水獺的圖案，這個(gè)圖案在明場(chǎng)下不可見(jiàn)，只有使用紫外激發(fā)才能看到，實(shí)現類(lèi)似防偽油墨的效果，但不會(huì )造成防偽油墨的污染，加工工藝也難以模仿。

• 加熱部分的羅丹明B吸收增強

熱處理過(guò)的隱寫(xiě)部分呈現出羅丹明B吸收

在魚(yú)鱗上制作隱寫(xiě)的玫瑰圖案，再將加工過(guò)的魚(yú)鱗浸泡在羅丹明溶液中3分鐘后洗凈，對比前后，可以看到熱加工后魚(yú)鱗部分出現了羅丹明吸收的增強，可以在G綠光激發(fā)下觀(guān)察到羅丹明熒光的玫瑰圖案。

熱加工魚(yú)鱗作為羅丹明B的生物吸附劑

使用注射筒實(shí)驗魚(yú)鱗作為生物吸附劑處理羅丹明B溶液，吸收后的魚(yú)鱗IE區和LL區均表現出了羅丹明熒光增強，說(shuō)明是這兩個(gè)部分吸收了羅丹明B.將熱加工魚(yú)鱗切成2mm小塊，按30mg、40mg、50mg和120mg四個(gè)量分別浸入2ml羅丹明B溶液10分鐘，可以看到120mg魚(yú)鱗的羅丹明B熒光亮度下降明顯。

吸附機理分析和恢復方式、隱寫(xiě)應用

使用UV-Vis吸光度掃描，作者提出了熱加工魚(yú)鱗的吸附機理，并驗證實(shí)驗與Dubinin-Astakov模型適應一致。隨后作者還驗證了超聲波清洗可以去除吸附的羅丹明B，恢復熱加工魚(yú)鱗的吸附功能。最后利用羅丹明B吸收特性，作者還嘗試制作了一些在UV激發(fā)和G激發(fā)下有不同外觀(guān)的宏觀(guān)隱寫(xiě)工藝品。

• 總結

據聯(lián)合國糧農組織2020年報告，每年全球產(chǎn)生的魚(yú)類(lèi)廢棄物高達720-1200萬(wàn)噸，魚(yú)鱗可以作為一種有潛力的物質(zhì)回收使用。本文提出了使用簡(jiǎn)單加熱改變魚(yú)鱗的特性，使其變成適合處理羅丹明B污染的快速、高吸收率的生物吸附劑，并展示了熱加工魚(yú)鱗用作天然微觀(guān)或宏觀(guān)隱寫(xiě)工具的可能性。

引用文獻：

①Sow, Malcolm & Zhang, Zheng & Sow, Chorng & Lim, Sharon. (2023). Upcycling fish scales through heating for steganography and Rhodamine B adsorption application. Nature Communications. 14. 10.1038/s41467-023-42080-1.  via CC BY 4.0

②Haocheng Quan, Wen Yang, Marine Lapeyriere, Eric Schaible, Robert O. Ritchie, Marc A. Meyers,Structure and Mechanical Adaptability of a Modern Elasmoid Fish Scale from the Common Carp,Matter,Volume 3, Issue 3,2020,Pages 842-863,ISSN 2590-2385,https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.05.011.

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