IrO2 纳米颗粒掺杂细菌纤维素纸基传感器：多巴胺光学检测的新平台

为解决传统多巴胺检测方法成本高、操作复杂的问题，研究人员开发了一种基于IrO2 NPs@BC的纸基光学传感器。该平台通过IrO2 NPs与多巴胺的特异性结合引发颜色变化，实现了0.107 μM（溶液）和0.479 mM（纸基）的检测限，为即时检测（POC）提供了简便、低成本的解决方案。

　　

论文解读

研究背景

多巴胺（Dopamine, DA）作为关键的神经递质，其异常水平与帕金森病、精神分裂症等疾病密切相关。传统检测方法如高效液相色谱（HPLC）依赖昂贵设备且操作繁琐，而现有纳米材料传感器（如金、银纳米颗粒）易氧化、成本高。此外，纳米颗粒在固态平台中的聚集问题限制了实际应用。因此，开发低成本、高稳定性且易于操作的检测平台成为迫切需求。

研究设计与技术方法

研究人员通过Harriman法合成IrO₂
NPs（粒径约14 nm），并利用细菌纤维素（BC）的纳米纤维网络构建纸基复合材料IrO₂
NPs@BC。采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）和扫描电镜（SEM）表征材料性质。多巴胺检测通过溶液相（PBS缓冲液）和纸基平台（ImageJ分析灰度值）完成，优化pH为7.0，线性范围分别为0.30–10 μM和0.60–2.5 mM。

研究结果

3.1 材料表征

• IrO₂
  NPs：UV-Vis显示594 nm特征吸收峰，XRD证实四方晶相结构，STEM显示均匀分布（14 nm）。
• BC：SEM显示50 nm直径的螺旋状纤维，FT-IR证实羟基（3340 cm^?1
  ）和糖环结构（1106 cm^?1
  ）。
• 复合材料：SEM显示IrO₂
  NPs均匀负载于BC纤维，冻干后形成多孔海绵结构。

3.4 传感性能

• 选择性：仅多巴胺引起IrO₂
  NPs@BC颜色从深蓝变为浅灰（其他分子如抗坏血酸无响应），归因于Ir原子与多巴胺邻二酚羟基的螯合作用。
• 灵敏度：溶液相LOD为0.107 μM，纸基平台LOD为0.479 mM，线性关系良好（R²

0.98）。

结论与意义

该研究首次将IrO₂
NPs与BC结合，开发出兼具高选择性、低成本（无需贵金属）和便携性的纸基传感器。其检测限覆盖生理浓度范围（健康人脑脊液DA约0.01–1 μM），且可通过智能手机读取结果，为偏远地区或家庭自检提供可能。未来可拓展至其他邻二酚类分子（如肾上腺素）的检测，推动纳米材料在即时诊断（POC）中的应用。

（注：作者Bingol Haluk等未标注单位国别，但期刊为国际刊物，内容未提及其他国家合作信息，推测为国内研究。）