"一锅法"合成银纳米颗粒毛细管SERS基底实现柑橘表皮农药残留的现场高灵敏检测

为解决传统农药检测技术操作复杂、耗时长的问题，南京新禄申制药技术有限公司支持的研究团队开发了一种基于"一锅法"合成银纳米颗粒（AgNPs）的毛细管表面增强拉曼光谱（SERS）基底。该研究通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和柠檬酸钠（TSC）浓度，实现了对新烟碱类农药啶虫脒（ACE）和苯并咪唑类农药多菌灵（CBZ）的超灵敏检测，检测限分别达2.28×10-3 μg/mL和6.25×10-3 μg/mL，为食品安全现场监测提供了创新解决方案。

　　

在全球化农业生产中，每年有30亿公斤农药被使用，但仅有1%真正作用于目标作物。这些残留农药通过食物链富集，可能引发神经退行性疾病、生殖障碍甚至癌症。传统检测方法如气相色谱-质谱联用(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC)虽精准但操作繁琐，难以满足现场快速检测需求。面对这一挑战，南京新禄申制药技术有限公司支持的研究团队创新性地将纳米材料与光学检测技术结合，开发出具有"吸注-检测"一体化功能的毛细管SERS基底，相关成果发表在《Journal of Food Composition and Analysis》。

研究团队采用优化的一锅法水热合成技术，以柠檬酸钠(TSC)为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为封端剂制备银纳米颗粒(AgNPs)，通过调控PVP/TSC比例和反应参数，成功将AgNPs原位组装到玻璃毛细管内壁。关键技术包括：1）AgNPs合成条件优化；2）3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)介导的毛细管功能化；3）拉曼光谱参数校准；4）柑橘表皮样本的前处理。

【优化AgNPs的一锅法合成及表征】
通过系统调控PVP添加顺序、TSC浓度等参数，获得粒径62.8±7.3 nm的单分散AgNPs。紫外可见光谱显示419 nm特征吸收峰，透射电镜证实球形形貌，Zeta电位-38.7 mV表明优异稳定性。

【AgNPs@毛细管SERS基底的制备与优化】
采用APTES硅烷化处理毛细管，在0.5 mg/mL AgNPs浓度下组装6小时获得最佳基底。对罗丹明6G(R6G)的增强因子达1.78×10⁶
，批次间相对标准偏差(RSD)仅6.3%，满足定量分析要求。

【ACE和CBZ的SERS检测】
在优化条件下，基底对ACE和CBZ呈现显著拉曼增强效应。ACE在632 cm^-1
特征峰强度与浓度(0.01-0.5 μg/mL)线性相关(R2=0.9713)，CBZ在1002 cm^-1
处R2达0.9566。实际柑橘样本加标回收率91.4-105.7%，验证了方法的可靠性。

该研究突破性地将纳米材料合成与微型化检测器件结合，创建的AgNPs@毛细管SERS平台兼具操作简便性（检测全程<5分钟）与超高灵敏度（较传统方法提升2个数量级）。特别值得注意的是，毛细管结构有效避免了平面基底常见的样品挥发和污染问题，其轴向光路设计还增强了光-物质相互作用。Xuefang Luo和Dongjian Li等作者在讨论中指出，这种"实验室-in-毛细管"的设计理念可扩展至其他有害物质检测领域，为构建便携式食品安全监测设备提供了新范式。研究不仅解决了柑橘产业农药残留现场监控的痛点，其绿色合成策略（仅使用TSC和PVP）也为环境友好型纳米传感器开发树立了标杆。