基于深共晶溶剂中聚精氨酸-碳基纳米复合材料电化学合成的绿色传感平台构建及应用

本研究针对传统电化学传感器制备过程中有机溶剂污染问题，创新性地采用深共晶溶剂(DES)体系，通过精氨酸(ARG)在碳黑(CB)修饰铅笔石墨电极(PGE)上的电聚合，构建了poly(ARG)reline /CB/PGE绿色传感平台。该传感器通过CV、EIS和SEM系统表征，实现对槲皮素(QE)和咖啡酸(CA)的高灵敏度检测，在血清和果茶样品中验证结果与LC-MS/MS一致，为环境友好型电化学传感器开发提供了新范式。

　　

在追求可持续发展的时代背景下，电化学传感器领域正面临传统有机溶剂污染与复杂制备工艺的双重挑战。深共晶溶剂(DES)作为一种由氢键受体(HBA)和氢键供体(HBD)组成的绿色介质，以其无毒、可降解和低成本特性备受关注，但其在氨基酸电聚合领域的应用尚未突破。与此同时，天然抗氧化剂如槲皮素(QE)和咖啡酸(CA)的精准检测对疾病预防和食品质量控制至关重要，但现有检测方法往往存在成本高或环境负担大的缺陷。

为解决这些问题，来自安卡拉大学的研究团队创新性地将DES介质与氨基酸电聚合技术相结合，在《Journal of Molecular Liquids》发表了开创性研究成果。该工作首次在纯DES环境中实现精氨酸(ARG)的电化学聚合，并构建了基于碳黑(CB)和聚精氨酸(poly(ARG))协同作用的纳米复合传感平台。研究采用循环伏安法(CV)追踪聚合过程，通过电化学阻抗谱(EIS)评估界面特性，结合扫描电镜(SEM)观察材料形貌，最终建立差分脉冲伏安法(DPV)检测体系。

精氨酸在PGE上的电聚合行为
研究发现，在pH 7.4 PBS溶液中，ARG在+1.65 V和-0.85 V处分别出现氧化还原峰，证实了聚精氨酸膜的形成。当转换至50:50 reline-DES:PBS混合体系时，电聚合效率显著提升，这归因于DES介质中氢键网络对反应中间体的稳定作用。

材料协同效应
CB纳米颗粒(20 nm)与聚精氨酸的复合产生了1+1>2的效果：CB的高导电性加速电子转移，而聚精氨酸的胍基团通过氢键作用富集目标分子。这种协同作用使传感器灵敏度较单一材料体系提高3倍。

实际应用验证
在人体血清和果味茶样品中，该传感器对QE和CA的检测限分别达到0.12 μM和0.08 μM，回收率98.2%-102.4%，与LC-MS/MS参考方法的相关系数R²

0.99。特别值得注意的是，DES介质制备的聚精氨酸膜展现出更均匀的多孔结构，这通过SEM图像得到直观证实。

这项研究的意义不仅在于开发出一次性、低成本且可重复的传感器，更开创了DES介质中氨基酸电聚合的新研究方向。通过揭示ARG在DES中的独特聚合机制，为绿色功能材料的制备提供了理论依据。该工作将DES的应用范畴从金属电沉积拓展至生物分子聚合领域，其提出的"溶剂-聚合物构效关系"对设计新型智能涂层具有重要指导价值。未来，这种基于poly(氨基酸)/碳材料的复合策略有望在疾病标志物检测和环境监测中发挥更大作用。