Fe3 O4 /HAP/Ag纳米复合基底表面增强拉曼散射技术用于水产品及水生环境中抗生素残留的高灵敏检测

为解决抗生素残留对环境和人类健康的威胁，研究人员开发了一种基于Fe3 O4 /HAP/Ag纳米复合材料的表面增强拉曼散射（SERS）基底。该基底通过磁性分离、羟基磷灰石（HAP）富集和银纳米颗粒（Ag NPs）的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，实现了对环丙沙星（CIP）的高灵敏度检测（检测限7.5×10?9 mol/L），并成功应用于鱼体内CIP残留分析，为活体污染物检测提供了新方法。

　　

抗生素滥用导致的残留问题已成为全球性挑战，尤其在水产养殖业中，环丙沙星（CIP）等抗生素的过度使用不仅污染水体，还可能通过食物链危害人类健康。传统检测方法如高效液相色谱（HPLC）虽可靠，但设备昂贵且操作复杂。表面增强拉曼散射（SERS）技术因其高灵敏度和无损检测特性成为新兴解决方案，但现有基底存在氧化、稳定性差等问题。为此，陕西理工大学的研究团队设计了一种三层结构的Fe₃
O₄
/HAP/Ag纳米复合材料（FHA），通过整合磁性Fe₃
O₄
的分离功能、HAP的富集能力和Ag NPs的“热点”效应，实现了对CIP的高效检测，相关成果发表于《Optical Materials》。

研究采用共沉淀法合成Fe₃
O₄
磁核，通过原位沉积包裹HAP层，再以化学还原法负载Ag NPs。表征手段包括X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等。实验以鱼体为实际样本，验证了基底在复杂生物基质中的适用性。

Characterization of FHA nanocomposites
XRD证实Fe₃
O₄
为纯相尖晶石结构（JCPDS No. 85–1436），HAP包覆后出现羟基磷灰石特征峰（2θ=31.8°）。TEM显示Ag NPs均匀分布在HAP表面，粒径约20 nm，形成高密度SERS“热点”。

Conclusions
FHA基底对CIP的检测线性范围为1.0×10^?8
-1.0×10^?3
mol/L，检出限达7.5×10^?9
mol/L，增强因子（EF）为2.3×10⁵
。研究首次将SERS技术拓展至活体检测领域，为水产安全监管提供了创新工具。

该研究的突破性在于：一是通过复合材料设计解决了单一基底的氧化和稳定性问题；二是将SERS应用场景从体外拓展至活体，开辟了环境污染实时监测的新途径。未来可进一步优化基底结构，探索其对其他抗生素的普适性检测能力。