基于MXene/水凝胶双氢键网络的可循环SERS传感器用于鱼类中孔雀石绿残留的高灵敏检测

为解决孔雀石绿(MG)因生殖毒性在水产品中滥用导致的健康风险，华南理工大学团队开发了新型可循环表面增强拉曼散射(SERS)基底TiO2/MXene/PAA-PAM@AuNPs（TMPA）。该水凝胶通过双氢键网络实现8.13×10?6 mg/L检测限，60分钟光降解自清洁及7次循环使用，为水产品安全监测提供新策略。

　　

孔雀石绿(Malachite Green, MG)作为一种高效抗菌剂，长期被非法用于水产养殖，但其潜在的致畸性和生殖毒性对人类健康构成严重威胁。尽管多国已明令禁用，监管漏洞仍导致MG残留屡禁不止。传统检测方法面临灵敏度不足、样本前处理复杂等瓶颈，而常规表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)基底存在信号稳定性差、不可重复利用等问题。针对这一挑战，华南理工大学的研究团队创新性地将二维材料MXene与水凝胶结合，开发出具有双氢键网络的可循环SERS传感器，相关成果发表于《Food Chemistry》。

研究团队采用温和氟化物蚀刻法制备MXene材料，通过聚丙烯酸-聚丙烯酰胺(PAA-PAM)水凝胶网络嵌入金纳米颗粒(AuNPs)，构建TiO₂/MXene/PAA-PAM@AuNPs（TMPA）复合基底。利用密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)优化材料结构，结合扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征形貌特征。以市售鱼类为实际样本，评估基底在复杂基质中的检测性能。

Abbreviation and nomenclature section
研究明确定义了MG、SERS等关键术语，建立标准化命名体系。TMPA optimizations and characterizations部分显示，氟化物蚀刻成功将MAX相前驱体转化为层状MXene，超声处理后呈现单分散形态。水凝胶网络使AuNPs均匀分布，形成高密度SERS"热点"。

Conclusion
TMPA水凝胶展现出卓越性能：检测限低至8.13×10^?6 mg/L，较传统方法提升2个数量级；60分钟可见光照射即可降解99.2%的MG分子，实现基底自清洁；50天储存后仍保持90%以上SERS活性，循环使用7次后信号强度仅衰减12.3%。实际鱼样检测显示，该技术可有效区分表面吸附与组织渗透的MG残留。

这项研究的意义在于：首次将双氢键网络概念引入SERS基底设计，通过水凝胶的分子限域效应解决纳米颗粒团聚难题；开创性地整合光催化降解功能，实现检测-净化一体化；为水产食品安全监管提供便携、低成本的现场检测方案。Hongbin Pu团队获得的广州市科技计划项目(2024B03J1315)和国家自然科学基金(32172323)等支持，彰显该研究的应用价值已获多方认可。