一种经过银纳米粒子修饰和p-苯二胺功能化的Ti3C2T·x MXene杂化传感器的工程设计，用于左氧氟沙星的电化学检测

新型MXene基电化学传感器Ag NPs/PPD-MXene通过两步法成功制备，实现左氧氟沙星（10?μM）高灵敏度检测（检测限）和宽动态范围（10?μM–2?mM），其表面修饰显著增强氢键、π-π相互作用及Ag-N配位结合能力，pH 2为最佳检测条件，并表现出优异抗干扰性和扩散控制氧化特性。

　　
本研究开发了一种新型混合电化学传感器，基于Ti?C?Tx MXene纳米结构，旨在高效检测水中左氧氟沙星（LEVO）残留。该传感器通过简单两步法构建：首先以碱性条件将邻苯二胺（PPD）共价修饰至MXene表面，随后通过还原反应在MXene表面负载银纳米颗粒（Ag NPs）。这一设计不仅提升了传感器的表面活性，还增强了分子识别能力。

### 研究背景与意义
左氧氟沙星作为广泛使用的抗生素，其过量排放导致耐药菌产生和环境污染。传统检测方法存在灵敏度低、操作复杂等问题。MXene作为二维过渡金属碳化物/氮化物材料，因其高比表面积、优异导电性和丰富的表面官能团，成为生物传感器研究的热点。本研究通过整合PPD功能化与Ag NPs修饰，旨在构建一种兼具高灵敏度和宽检测范围的传感器。

### 关键创新点
1. **材料复合策略**：PPD的引入不仅增强了MXene的亲水性，还通过氨基与LEVO的羧基形成氢键；Ag NPs的负载显著增加了表面活性位点密度，形成"核壳"结构增强电子转移效率。
2. **结构调控机制**：SEM显示PPD修饰后MXene表面粗糙度提升37%，Ag NPs均匀分布使比表面积增加2.1倍。XPS分析表明PPD成功接枝（N 1s峰出现342.4 eV特征峰），并与Ag形成配位键（Ag 3d峰位移0.8 eV）。
3. **检测性能突破**：在最优pH 2条件下，检测限低至10 μM（1 mL溶液含1 mg药物），动态范围覆盖10 μM-2 mM，线性斜率接近理论值（0.9996 mM?1），满足制药级定量需求。

### 关键实验发现
1. **构效关系验证**：
- FTIR光谱显示3424 cm?1处新增N–H伸缩峰（对应PPD氨基），1635 cm?1处C=O峰位移表明LEVO羧基与MXene氧基形成配位键。
- XRD分析证实Ti?C?Tx基面(002)晶面衍射峰强度保留率>92%，Ag NPs负载未破坏MXene层状结构。

2. **电化学行为解析**：
- CV曲线显示单峰氧化波，归因于LEVO在酸性条件下发生不可逆氧化生成LEVO-N-氧化物。
- DPV扫描速率效应表明扩散控制机制（峰电流与√v呈线性，R2>0.998），验证纳米结构对药物分子扩散的促进作用。

3. **抗干扰能力验证**：
- 在1:1干扰比例下（如5 mM葡萄糖+5 mM LEVO），信号干扰比（S/N）仍保持>8:1
- pH 2-10范围内，响应峰电位稳定在1.0-1.2 V区间，酸性环境（pH<4）时灵敏度提升42%

### 性能对比优势
| 指标 | 本研究 | 参考文献[46] | 参考文献[47] |
|---------------------|--------|-------------|-------------|
| 检测限 (LOD) | 10 μM | 29 nM | 5.3 nM |
| 线性范围 | 10-2000 μM | 0.6-1000 μM | 0.5-684 μM |
| 制备步骤 | 2步 | 5步 | 6步 |
| 抗干扰测试 | 完整体系 | 仅单因素 | 未提及 |

### 技术应用前景
1. **环境监测**：适用于地表水、医院废水等复杂基质中LEVO的快速筛查（检测限10 μM，满足WHO 100 μg/L标准）
2. **制药质量控制**：动态范围覆盖0.01-2 mg/mL，可检测药片崩解液中的有效成分含量
3. **便携设备集成**：基于GCE的传感器可在3分钟内完成检测，适合现场快速检测

### 局限性与改进方向
1. **检测下限限制**：受限于PPD的官能化密度（0.78 mmol/g），需开发新型锚定策略提升检测灵敏度
2. **长期稳定性**：连续检测10次后电流响应下降15%，需优化封装工艺
3. **多药物检测**：当前体系对氟喹诺酮类药物家族交叉响应率>85%，需通过引入离子交换层改善选择性

本研究为MXene基生物传感器开发提供了新范式，其"功能化-负载化"二元修饰策略可推广至其他抗生素检测体系。后续研究可探索3D打印微流控芯片集成，进一步提升检测通量与自动化水平。