基于CNs@Cr/g-C3N4纳米复合材料的电化学发光“关-开”策略实现谷胱甘肽超灵敏检测

研究人员针对谷胱甘肽（GSH）检测中传统方法设备昂贵、操作复杂的问题，开发了一种基于CNs@Cr/g-C3N4纳米复合材料的电化学发光（ECL）“关-开”传感器。通过Cu2+介导的ECL信号调控，实现了GSH在5.0×10?9至1.0×10?4 M范围内的超灵敏检测（LOD=3.3×10?10 M），并成功应用于实际药物样本分析，为临床诊断和生化研究提供了简便、高效的解决方案。

　　

论文解读

谷胱甘肽（GSH）作为生物体内关键的抗氧化剂，其浓度异常与癌症、肝病和神经退行性疾病密切相关。然而，现有检测技术如高效液相色谱（HPLC）和质谱（LC-MS）依赖昂贵设备且操作繁琐，而荧光法易受背景干扰。电化学发光（ECL）技术因其高灵敏度和低背景噪声成为理想替代方案，但传统ECL材料如g-C₃N₄存在导电性差、比表面积低等缺陷。

为解决这些问题，淮北师范大学的研究团队设计了一种新型ECL传感器。他们通过将铬负载碳球（CNs@Cr）与g-C₃N₄复合，构建了CNs@Cr/g-C₃N₄纳米材料。该材料在Cu²⁺存在时ECL信号被淬灭（“关”状态），而GSH能竞争性结合Cu²⁺恢复信号（“开”状态），从而实现GSH的定量检测。研究发表于《Analytica Chimica Acta》，为临床和药物分析提供了创新工具。

关键技术方法

1. 纳米材料合成：水热法制备CNs@Cr，高温煅烧合成g-C₃N₄，通过超声复合获得CNs@Cr/g-C₃N₄；
2. 表征技术：傅里叶变换红外光谱（FTIR）和电化学阻抗谱（EIS）验证材料结构；
3. ECL检测系统：以K₂S₂O₈为共反应剂，优化pH和电压参数；
4. 实际样本验证：检测药物中GSH含量，采用标准加入法计算回收率。

研究结果

背景
GSH的生理功能与疾病关联性被系统阐述，强调开发简便检测方法的必要性。ECL技术优势及其在生物传感中的应用前景被详细讨论。

结果
CNs@Cr/g-C₃N₄的FTIR谱显示1620 cm^?1处C=N键特征峰，证实成功复合。ECL强度较纯g-C₃N₄提升3倍，归因于CNs的导电增强和Cr的催化作用。Cu²⁺淬灭机制源于电子转移，而GSH加入后ECL恢复率达92%，检测限低至0.33 nM。

意义
相比传统方法，该传感器通过一次性电极修饰简化流程，且“关-开”策略显著提升信噪比。在药物样本中回收率为98.2%-102.3%，证实其实际应用价值。

结论与讨论
该研究创新性地将金属-碳复合材料与ECL技术结合，解决了GSH检测的灵敏度与操作复杂度矛盾。CNs@Cr/g-C₃N₄的协同效应为纳米材料设计提供新思路，而Cu²⁺-GSH竞争机制可拓展至其他生物分子检测。未来有望通过微流控芯片集成，推动便携式医疗设备发展。