新型氨基酚扩展萘醌基化学传感器的开发及其在环境和食品样品中Cu2+ 离子即时检测的卓越性能

研究人员针对Cu2+ 离子检测中传统方法成本高、操作复杂且无法现场应用的难题，开发了一种基于氨基酚扩展萘醌（APNQ）的新型比色探针。该探针通过一步法合成，具有长期稳定性、超高灵敏度（检测限16.74 ppb）及双通道（比色/分光光度）响应特性，并成功应用于水样和水果提取物中Cu2+ 的即时检测，结合智能手机技术实现现场分析，为环境与食品安全监测提供了高效解决方案。

　　

铜离子（Cu²⁺
）作为人体必需的微量元素，参与超氧化物歧化酶等关键酶的激活，但过量摄入会引发阿尔茨海默病、威尔逊病等严重疾病。世界卫生组织（WHO）规定饮用水中Cu²⁺
限值为2.0 mg/kg，而现有检测方法如原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）依赖昂贵设备且无法现场应用。针对这一挑战，来自中国的研究团队设计了一种基于氨基酚扩展萘醌（APNQ）的比色传感器，相关成果发表于《Food Chemistry》。

研究采用核磁共振（NMR）、质谱（MALDI-TOF-MS）等技术表征APNQ结构，通过紫外-可见光谱（UV-Vis）分析其与Cu²⁺
的络合机制。实际样本检测涵盖自来水、湖水及草莓等水果提取物，并开发智能手机适配的现场检测平台。

材料与方法
APNQ通过2-氨基酚与1,4-萘醌的一步缩合反应合成，在90%水相环境中测试性能。采用比率法（双波长450/550 nm）定量Cu²⁺
，对比EPA和WHO标准验证灵敏度。

设计、合成与结构表征
APNQ的刚性萘醌骨架与氨基酚供体形成分子内电荷转移（ICT）体系，Cu²⁺
结合后引发橙→青颜色变化。X射线光电子能谱证实Cu²⁺
与APNQ的O/N原子配位，结合常数为2.1×10⁴
M^?1
。

性能分析
探针在10秒内响应，线性范围3.33×10^?7
~1.07×10^?3
mol/L，抗干扰实验显示对Fe³⁺
/Zn²⁺
的选择性超过100倍。实际样本回收率达98.2%~102.3%，RSD<2.5%。

结论与意义
APNQ以低成本、高稳定性（>3个月）和可重复使用性突破现有探针局限。其智能手机兼容性为家庭和野外检测提供可能，尤其适用于资源有限地区的饮用水安全筛查。该研究为开发新一代即时检测（POCT）工具树立了标杆，同时拓展了萘醌类材料在环境健康领域的应用。