一种基于智能手机的双模式传感器，通过温度-多色双信号技术同步检测环境水中的微囊藻毒素-LR

《Analytica Chimica Acta》：A Smartphone-Assisted Dual-Mode Sensor for Synchronous Detection of Microcystin-LR in Environmental Water Via Temperature–Multicolour Dual Signals

微囊藻毒素-LR检测的金纳米棒温度-多色双模式传感器开发及环境水样验证。摘要：本工作设计了一种基于金纳米棒（Au NRs）的温敏-多色协同检测系统，利用智能手机红外探头同步获取温度信号（ΔT）与多色吸收信号（R/G），实现环境水中MC-LR的高灵敏度定量检测（LOD 0.0010 μg/L），结果与商业ELISA法一致。

　　

林宏健|朱一文|陈晓雅|孙惠莲|曹新宇|陶梦宇|周静琪|黄红|林炳勇|郭龙华

中国浙江省嘉兴市嘉兴大学生物、化学科学与工程学院分子识别与传感重点实验室，邮编314001

摘要

背景

信号的直接读取是现场检测的基本要求之一。然而，基于单一信号的定量分析容易产生假阳性和假阴性结果，从而影响监测的可靠性。因此，迫切需要一种能够通过简单的定量信号读取来提高检测可靠性的方法。在本研究中，基于金纳米棒（Au NRs）的局域表面等离子体共振和光热效应，制备了一种温度-多色双模式传感器，以实现环境中微囊藻毒素-LR（MC-LR）的双信号同步检测。

结果

所提出的传感器具有灵敏度高、双信号读取同步且操作简单的优点，只需配备红外温度探头的智能手机即可使用。温度信号（ΔT）和多色信号（R/G）都与MC-LR的浓度呈现出强烈的线性关系。为了评估该传感器的环境监测性能，分析了来自不同地区的环境水样。与商用酶联免疫吸附测定方法相比，所提出的传感器仅使用配备红外温度探头的智能手机获取的信号数据，就实现了更低的检测限，并且得到了可比的结果，无需额外的专业设备。此外，在对添加了MC-LR的环境水样进行检测时，也获得了优异的回收率。

意义

两个独立的信号可以相互验证，从而提高检测的可靠性。因此，所提出的智能手机辅助的温度-多色双模式传感器在即时检测（POCT）方面显示出巨大的潜力，尤其是在水质监测中。

章节摘录

引言

微囊藻毒素-LR（MC-LR）是一种最具肝毒性的化合物，主要由微囊藻产生。1, 2, 3 即使在低浓度下，MC-LR也能抑制蛋白质磷酸酶的活性，导致肝脏肿瘤的形成。4, 5, 6 此外，高浓度的MC-LR会导致细胞坏死并在3小时内迅速死亡。7, 8, 9 另外，由于其稳定的分子结构，MC-LR在水中具有很高的溶解性，并且耐热性强。

化学品和材料

氯金酸（HAuCl₄·3H₂O）、硼氢化钠和过氧化氢酶（≥200,000单位/克）购自上海Aladdin生化技术有限公司。AgNO₃购自上海凌峰化学试剂有限公司。NaH₂PO₄、Na₂HPO₄、FeSO₄·7H₂O和H₂O₂（30%）由上海新华药业化学试剂有限公司提供。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和NaCl购自上海Sangon Biotech有限公司。HCl购自...

金纳米棒（Au NRs）的合成与表征

采用种子介导的生长方法合成了Au NRs。[35] Au NRs的UV-Vis吸收光谱如图1A（红线）所示，在约520 nm和约810 nm处分别呈现出横向和纵向的等离子体峰。峰强度比（横向/纵向）为5.6:1，表明产率相对较高。通过TEM进一步表征了Au NRs的表面形态，如图1B所示。分析显示其具有棒状结构。

结论

总之，开发出了一种智能、灵敏且可靠的温度-多色双模式传感器，仅使用配备红外温度探头的智能手机即可实现对环境中MC-LR的即时检测。所提出的智能手机辅助的温度-多色双模式传感器显示R/G或ΔT与MC-LR浓度之间存在强烈的线性关系，检测限为0.0010 μg L^?1，远低于允许的

CRediT作者贡献声明

曹新宇：软件开发、实验研究、数据管理。陈晓雅：撰写初稿、软件开发、实验研究、数据管理。孙惠莲：软件开发、实验研究、数据管理。林宏健：撰写与编辑、撰写初稿、软件开发、实验研究、数据分析、数据管理。朱一文：撰写与编辑、撰写初稿、验证、实验研究、数据分析、数据管理。郭龙华：撰写与编辑、撰写初稿

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（22074054）、浙江省高层次人才专项支持计划（2021R52044）、浙江省自然科学基金（LQ23B050002）和嘉兴市自然科学基金（2024AY10040）的财政支持。