基于Eu3+掺杂LDH@CMCh凝胶的比率荧光传感器：四环素类抗生素的可视化检测与高效吸附

针对四环素类抗生素（TCs）残留引发的环境与健康风险，研究人员设计了一种新型比率荧光传感器（Eu3+/LDH@CMCh凝胶），通过自组装Eu3+掺杂Zn-Al层状双氢氧化物（LDH）于羧甲基壳聚糖（CMCh）上，实现了TCs的高灵敏度检测（LOD 0.041 μM）与高效吸附（564.3 mg g?1）。该研究结合智能手机技术，为食品基质中TCs的便携式检测与去除提供了创新策略。

　　

论文解读

背景与挑战
四环素类抗生素（TCs）因其广谱抗菌特性被广泛用于医疗和农业，但过度使用导致其在环境和食品中的残留问题日益严峻。TCs通过排泄物进入水体，不仅破坏生态平衡，还可能通过食物链引发人体过敏反应和微生物耐药性。传统检测方法如色谱法成本高、耗时长，而单一荧光探针易受环境干扰，灵敏度不足。此外，现有吸附材料对TCs的去除效率有限。如何开发一种兼具高灵敏度检测与高效吸附功能的材料，成为当前研究的难点。

研究设计与创新
宁夏医科大学的研究团队提出了一种创新解决方案：将Eu³⁺掺杂的Zn-Al层状双氢氧化物（LDH）自组装于羧甲基壳聚糖（CMCh）凝胶上，构建了比率荧光传感器（Eu³⁺/LDH@CMCh凝胶）。该设计巧妙结合了两种光学机制：Zn²⁺敏化的CMCh在420 nm处的蓝光（内滤效应）与Eu³⁺在617 nm处的红光（天线效应），通过信号反向变化实现高精度检测。凝胶的多孔结构还赋予其优异吸附性能。

关键技术方法
研究采用水热法制备Eu³⁺掺杂LDH，通过静电作用与CMCh凝胶复合；利用荧光光谱和紫外光谱分析TCs的检测性能；通过吸附等温线和动力学实验评估材料去除能力；结合密度泛函理论（DFT）计算阐明相互作用机制；最后整合智能手机RGB分析实现便携检测。

研究结果

1. 材料优化：Zn-Al-Eu LDH@CMCh的荧光强度较纯CMCh提升2倍，Zn²⁺的配位作用使CMCh分子环境刚性化，减少非辐射衰变。
2. 检测性能：基于双信号比率变化，传感器对TCs的检测限低至0.041 μM，且抗干扰能力强。智能手机平台检测回收率达83.6%–118.6%。
3. 吸附机制：最大吸附容量564.3 mg g^?1，符合伪二级动力学和Freundlich模型，证实化学吸附主导。DFT揭示氢键、静电作用和阳离子-π相互作用是关键。

结论与意义
该研究首次将LDH与CMCh凝胶结合，实现了TCs的“检测-吸附”一体化。比率荧光设计显著提升了复杂基质中的检测可靠性，而多级孔结构确保了高效吸附。智能手机集成使技术具备现场应用潜力，为环境监测和食品安全提供了新工具。论文发表于《Carbohydrate Polymers》，展现了生物高分子材料在环境修复领域的广阔前景。