基于Au25(Capt)18纳米簇增强电化学发光的微流控技术用于头孢曲松超痕量检测

为解决头孢曲松钠残留检测中传统方法（如HPLC、CE）操作复杂、灵敏度不足的问题，研究人员开发了一种集成Au25(Capt)18纳米簇与3D打印微流控通道的电化学发光（ECL）传感器。该技术通过纳米簇增强信号和惯性离心富集，实现了4–400 μg/mL的宽检测范围和0.522 μg/mL的低检测限，为抗生素环境监测提供了简便、高灵敏的现场解决方案。

　　

抗生素滥用导致的残留问题正威胁着全球公共卫生安全。头孢曲松作为第三代头孢菌素，其环境残留可能引发过敏反应、耐药性甚至肠道菌群紊乱。然而，传统检测技术如高效液相色谱（HPLC）和毛细管电泳（CE）存在设备笨重、耗时长等缺陷，难以满足现场快速监测需求。针对这一挑战，来自广西自动检测技术与仪器重点实验室等机构的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表了一项突破性研究，通过将新型电化学发光材料与微流控技术结合，开发出可检测超低浓度头孢曲松的便携式设备。

研究团队采用三项核心技术：1）合成具有精确分子结构的Au₂₅(Capt)₁₈纳米簇作为发光体；2）设计3D打印循环微流控通道实现惯性离心富集；3）结合COMSOL多物理场模拟优化流体动力学参数。

材料与方法
通过低温还原法合成水溶性Au₂₅(Capt)₁₈纳米簇，TEM显示其粒径约2 nm且晶格清晰。MALDI-TOF MS和XPS证实其分子结构与化学价态。

结果与讨论

1. 纳米簇表征：Au₂₅(Capt)₁₈与三丙胺（TPrA）协同产生强ECL信号，其稳定氧化还原特性使检测背景噪声降低80%。
2. 微流控设计：COMSOL模拟显示循环通道内流速梯度可诱导头孢曲松在电极表面富集，浓度提升3.2倍。
3. 性能验证：在真实样本测试中，设备对头孢曲松的回收率达99.1%，且能区分头孢哌酮等结构类似物。

结论
该研究首次将Au₂₅(Capt)₁₈纳米簇ECL体系与微流控富集技术结合，突破了传统抗体依赖型传感器的局限性。其0.522 μg/mL的检测限优于多数报道方法，为环境水体、药品生产中的抗生素监测提供了新范式。研究获得国家自然科学基金联合基金（U22A2092）等项目的支持，相关技术已申请专利保护。