生物傳感器

非法藥物濫用對公共衛(wèi)生和安全構(gòu)成了全球性挑戰(zhàn)，迫切需要可靠的檢測方法來遏制販運(yùn)和減輕社會危害。甲基苯丙胺 (METH) 是一種高度成癮且廣泛傳播的興奮劑，需要緊急監(jiān)測解決方案。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院楊慧等人介紹了一種使用基于電化學(xué)氧化原理的MXene納米界面增強(qiáng)的電化學(xué)傳感器快速直接檢測 METH 的方法。進(jìn)行理論模擬以闡明 METH 的反應(yīng)途徑并分析 METH 與 MXene 表面之間的分子相互作用，為潛在的分子動力學(xué)提供重要見解。 MXene 豐富的表面官能團(tuán)能夠與 METH 形成良好的結(jié)構(gòu)親和力，促進(jìn)增強(qiáng)的界面相互作用，從而促進(jìn)氧化動力學(xué)并放大電化學(xué)響應(yīng)。該傳感器在2 ngmL?1至50 μg mL?1的濃度范圍內(nèi)對METH表現(xiàn)出線性響應(yīng)，并且具有令人滿意的抗干擾性能和重復(fù)性，適合陽性樣本的現(xiàn)場初步篩查。其在復(fù)雜生物基質(zhì)中的成功驗證證實了其廣泛的適用性。該方法將用戶友好的操作與快速響應(yīng)相結(jié)合，為冰毒及相關(guān)非法物質(zhì)的現(xiàn)場篩查建立了穩(wěn)健的理論框架和實用的解決方案。

圖 1 用于 METH 檢測的 MXene@Nafion改良電化學(xué)傳感器示意圖。 (a) 用多層 MXene@Nafion 納米復(fù)合材料對 GCE 表面進(jìn)行修飾，增強(qiáng)了 METH 氧化產(chǎn)生的電化學(xué)信號。 MXene 豐富的表面功能在信號放大中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。 (b) 應(yīng)用該傳感器快速檢測各種生物基質(zhì)中的冰毒，展示其在現(xiàn)場藥物篩選中的實用性。

圖 3 (a) METH 檢測程序示意圖。 (b) 10 μg mL?1 METH 在不同 pH 值 (7.89–11.80) 下的 DPV 響應(yīng)。插圖：氧化峰電位與 pH 之間的線性關(guān)系（n = 3，平均值 ± SD）。 (c) 預(yù)濃縮電位和 (d) 預(yù)濃縮時間的優(yōu)化（n = 3，平均值 ± SD）。 (e) (i) DPV 對冰毒濃度增加的反應(yīng)。 (ii, iii) 相應(yīng)的校準(zhǔn)曲線顯示氧化峰電流與 METH 濃度之間的線性關(guān)系（n = 3，平均值±SD）。 (f) 抗干擾能力和 (g) 傳感器對常見干擾物的選擇性（n = 3，平均值±SD）。 (h) 傳感器在不同濃度下的重復(fù)性（n = 5，平均值±SD）。

圖 5 實際樣品檢測中的應(yīng)用。 (a) 在人工唾液和尿液中進(jìn)行的加標(biāo)和回收測試的示意圖。 (b) 體內(nèi)實驗程序示意圖：對大鼠靜脈注射 METH，然后連續(xù)采集血液進(jìn)行血清分析。 (c) 人造唾液、(d) 人造尿液和 (e) 大鼠血清樣品中冰毒的回收率分析與參考 MS 方法的比較數(shù)據(jù)（n = 3，平均值 ± SD）。

審核編輯 黃宇