一种先进的银蛋白@Zr-己二酸金属有机框架（MOF）纳米复合材料，用作电化学传感器，可同时检测槲皮素和对乙酰氨基酚：生物应用与可持续性评估

《Analytica Chimica Acta》：A cutting-edge silver-protein@Zr-Adipate-MOF nanocomposite as an electrochemical sensor for simultaneous determination of quercetin and paracetamol: Biological application and sustainability evaluations

基于SP@Zr-Adipate-MOF纳米复合材料的碳糊电极成功构建，实现槲皮素和扑热息痛生物样本中同步检测，方法具有高灵敏度（检测限0.197-3.24 nM）、良好重现性（RSD≤1.59%）和绿色化学特性（AGREE等评估工具认证）。

　　本研究致力于开发一种简便且可持续的方波伏安法（SWV）方法，用于在生物样本中同时分析槲皮素（QR）和对乙酰氨基酚（PC）。为了实现这一目标，研究团队首次设计并制备了一种新型传感器——SP@Zr-Adipate-MOF/CPE。该传感器由银-蛋白（SP）功能化的锆-己二酸金属有机框架（MOF）纳米复合材料封装在碳糊电极（CPE）上构成。通过光谱学和X射线衍射技术研究了SP@Zr-Adipate-MOF纳米复合材料的相互作用，同时利用循环伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学阻抗谱（EIS）对传感器进行了全面表征。

在实验过程中，研究团队评估并确认了传感器的稳定性和可重复性。传感器展现出均匀的形态、较大的电活性表面积以及较低的电荷转移电阻，这些特性使其在分析QR和PC的联合治疗时表现出卓越的电催化效能。通过采用新构建的传感器（SP@Zr-Adipate-MOF/CPE），研究团队开发、优化并验证了分析SWV方法，遵循了分析方法验证的指导原则。实验结果显示，在pH值为6.5的磷酸盐缓冲液中，QR和PC的氧化反应分别在0.01 – 0.1 μM和0.3 – 1.0 μM的线性范围内具有良好的响应。相关系数和确定系数分别为0.9945 – 0.9989和0.9890 – 0.9978，表明该SWV方法具有良好的线性关系。计算得出的检测限分别为0.197 nM和3.24 nM，证明了该方法的高度灵敏性。同时，该方法的准确性和重复性也得到了验证，回收率在99.17%至101.08%之间，相对标准偏差（RSD）不超过1.59%。在血浆样本中进行的加标实验进一步证明了该方法在复杂生物基质中的应用潜力，回收率范围为97.64% – 103.58%，RSD值均低于1.27%。

本研究的成果具有重要的科学意义。设计的SWV方法为QR和PC的同时分析提供了首个可行的分析方案。此外，通过四个绿色性指标（AGREE、AGREEprep、RGB算法和GSST）评估了该方法的可持续性，突出其在使用更安全的化学物质和溶剂、简化分析程序和样品制备步骤以及提升整体绿色性方面优于现有方法。该方法的潜在价值在于，它为QR-PC药物组合的分析提供了一种可持续、灵敏且稳定的工具，有助于药物监测和生物分析的应用。

在药物研究领域，药物诱导的毒性仍然是一个严重的公共卫生问题。药物在代谢过程中可能引发严重的甚至致命的不良反应，其中肝脏作为主要的药物代谢器官，尤其容易受到这种毒性的影响。据统计，肝脏毒性占急性肝炎病例的约10%，以及急性肝衰竭病例的近一半。因此，对药物代谢过程及其毒性机制的研究具有重要意义，尤其是在开发新型药物和优化治疗方案方面。

对乙酰氨基酚（PC）是一种广泛使用的镇痛和退热药物。尽管在治疗剂量下相对安全，但其狭窄的安全范围使其在过量或重复超剂量使用时成为药物诱导肝损伤的主要原因之一。过量摄入PC可能导致肝脏代谢产物的积累，从而引发肝毒性反应。因此，PC的安全使用和合理剂量控制是临床治疗中的关键问题。

槲皮素（QR）是一种广泛存在于洋葱、苹果和茶叶中的天然黄酮类化合物，具有强大的抗氧化、抗炎和护肝作用。QR能够通过清除自由基、抑制细胞色素P450 2E1（CYP2E1）和抑制细胞凋亡等机制减轻肝毒性，包括由PC引起的肝损伤。因此，QR与PC的联合使用为肝脏保护和更安全的镇痛治疗提供了新的思路。然而，尽管这两种药物在药理学上具有重要意义，目前尚缺乏对它们同时定量的分析方法。

在这一背景下，开发一种可靠的分析方法对于评估联合治疗的效果和确保治疗的安全性至关重要，尤其是在复杂的生物基质中进行传感器检测。电分析化学作为一种新兴的分析技术，提供了评估药物相互作用和监测药物浓度的有效平台。与传统的色谱和光谱方法相比，电分析化学具有更高的灵敏度、更快的响应速度以及更低的成本。特别是方波伏安法（SWV）作为一种电分析化学技术，因其高灵敏度、快速响应和低样品前处理需求而受到广泛关注。

在电化学方法中，碳糊电极（CPE）因其简便的制备方法、良好的可修饰性和重复性而受到青睐。通过表面工程和信号增强，CPE能够显著提升分析性能。因此，CPE作为电化学传感器的基础材料，为药物分析提供了广泛的应用前景。然而，单独使用CPE在某些情况下可能无法满足高灵敏度和高选择性的需求，因此需要通过修饰手段来增强其性能。

金属有机框架（MOFs）作为一种新型的材料，近年来在电化学传感器的修饰中得到了越来越多的关注。MOFs具有可调的孔隙结构、较高的比表面积和良好的化学稳定性，使其成为电化学传感器的理想修饰材料。特别是在分析药物组合时，MOFs能够提供更大的分析窗口和更高的选择性。然而，MOFs本身具有一定的局限性，例如其固有的导电性较差，这可能影响电化学信号的传递和检测效率。为了克服这一问题，研究团队将MOFs与银-蛋白（SP）纳米复合材料进行结合，通过协同效应提升传感器的整体性能。

银纳米颗粒能够促进电子转移，提高电化学信号的灵敏度，而蛋白基质则能够增强传感器的稳定性、生物相容性和选择性。这种结合不仅提升了传感器的导电性，还增强了其在复杂生物基质中的适用性。因此，SP@Zr-Adipate-MOF/CPE传感器在性能上优于传统的CPE，具有更高的电活性表面积和更优的电催化效率。

随着绿色化学理念的普及，分析化学正逐步向更环保的方向发展。传统分析方法往往依赖于有害的溶剂，造成有机污染，并需要大量的能量进行处理和废弃物管理。相比之下，绿色化学（GC）强调减少这些影响，主要通过优化溶剂和试剂的使用、降低能耗和减少废弃物的产生。为了评估分析方法的绿色性，研究团队引入了多个工具，包括分析绿色性指标（AGREE）、分析绿色性指标用于样品前处理（AGREEprep）、红绿蓝12算法（RGB12算法）和绿色溶剂选择工具（GSST）。这些工具能够帮助研究人员全面评估分析方法的环境影响，从而选择更环保的实验方案。

在这一背景下，研究团队开发的SP@Zr-Adipate-MOF/CPE传感器不仅具有良好的电化学性能，还符合绿色化学的要求。该方法在检测过程中使用了环保型溶剂，并减少了样品前处理的步骤，从而降低了实验对环境的影响。同时，该方法的高灵敏度和快速响应使其在复杂生物基质中的应用具有重要的现实意义。

综上所述，本研究设计的SP@Zr-Adipate-MOF/CPE传感器为QR和PC的同时分析提供了一种简便、可持续的解决方案。该方法在灵敏度、可重复性和绿色性方面均表现出色，能够有效应用于生物样本的分析。研究团队通过系统的实验设计和验证，确保了该方法的科学性和实用性，为未来的药物监测和生物分析研究提供了新的思路和工具。此外，该方法在减少对环境的影响和提高实验的安全性方面也具有重要的价值，为推动绿色化学在分析领域的应用做出了积极贡献。