基于锌铝层状双氢氧化物（Zn-Al/LDH）的电化学传感器用于水体中克林霉素的高灵敏检测及绿色化学评估

本研究针对抗生素克林霉素(CLN)在水环境中残留导致的生态风险，开发了一种基于Zn-Al/LDH纳米材料的低成本电化学传感器。通过共沉淀法合成的多孔纳米片结构材料展现出优异性能：检测限0.044 μM（0.0187 μg/mL），线性范围4-700 μM，优于传统HPLC方法。该传感器在pH 3.6条件下具有良好选择性，成功应用于自来水、尼罗河水等实际样品检测，并通过AGREEprep等绿色化学指标验证其环境友好性。WI-38细胞毒性实验证实其生物安全性，8.14 USD/g的低成本使其具备大规模应用潜力。

　　

抗生素污染已成为全球性环境问题，其中克林霉素(Clindamycin, CLN)作为常用林可酰胺类抗生素，在水体中的持续残留会破坏微生物群落平衡，诱导耐药基因传播，并通过食物链威胁人类健康。传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)虽可靠，但存在设备昂贵(>5万美元)、分析耗时(20-30分钟/样品)、灵敏度有限(LOD: 0.1-2.55 μg/mL)等缺陷。面对环境监测对快速、低成本检测技术的迫切需求，开发新型传感平台成为研究热点。

研究人员通过共沉淀法合成锌铝层状双氢氧化物(Zn-Al/LDH)，构建了高性能电化学传感器。XRD分析显示材料具有典型层状结构(003晶面2θ=11.34°，d-间距0.78 nm)，FTIR证实存在羟基(3467 cm^-1
)和氯离子(1364 cm^-1
)功能基团。SEM/TEM显示200-500 nm的纳米片交错结构，BET测得20.82 m²
/g的比表面积和41.3 nm的介孔孔径。这些特性赋予材料优异的吸附和电子传递能力。

关键技术包括：1) 共沉淀法制备Zn-Al/LDH；2) 碳糊电极(CPE)修饰技术；3) 循环伏安法(CV)评估电催化性能；4) WI-38细胞模型进行 cytotoxicity 评估；5) AGREEprep/AMVI绿色化学指标分析。

【材料表征】
XRD与FTIR证实成功合成结晶性Zn-Al/LDH，具有典型层状结构和丰富官能团。SEM/TEM显示交叉联通的纳米片结构，EDX验证Zn/Al摩尔比为4:1。BET分析揭示介孔主导的孔径分布(41.3 nm)，为CLN扩散提供通道。

【电化学性能】
优化后的Zn-Al/LDH/CPE在pH 3.6的PBS中表现最佳，氧化峰电流达23.43 μA，是裸电极的3.4倍。扫描速率实验证实扩散控制的反应机制，电极有效表面积从2.25 cm²
(裸CPE)提升至9.30 cm²
。

【检测性能】
传感器对CLN的线性检测范围为4-700 μM，LOD低至0.044 μM(0.0187 μg/mL)，优于多数报道方法。在自来水、尼罗河水等实际样品中回收率达95.6%-104.6%，RSD<5%，展现良好实用性。

【生物相容性】
MTT实验显示LDH在≤125 μg/mL时保持>80%细胞活性，CC₅₀
为386.89±18.72 μg/mL，证实其生物安全性。

【绿色评估】
Eco-scale得分78分，AMVI值75%，AGREE分析显示该方法符合12项绿色化学原则。材料合成成本仅8.14 USD/g，具有显著经济优势。

该研究创新性地将LDH材料应用于CLN检测领域，其层状结构通过离子交换和氢键作用选择性捕获CLN分子，介孔网络促进传质效率。相比碳纳米管和石墨烯，Zn-Al/LDH兼具亲水性、生物相容性和低成本优势。这项工作为环境抗生素监测提供了兼具高灵敏度、选择性和可持续性的解决方案，同时为纳米材料在电化学传感中的应用开辟了新途径。未来通过集成分子印迹技术或智能手机检测模块，可进一步拓展其现场检测能力。