超声辅助合成Co-Ni双金属氧化物用于呋喃唑酮和甲硝唑的同步检测及其生物传感应用

为解决抗生素残留检测中传统方法操作复杂、成本高的问题，研究人员通过超声辅助水热法合成了NiCo2 O4 /GCE电极，实现了生物样本中呋喃唑酮(FRZ)和甲硝唑(MTR)的高灵敏度同步检测，线性范围达0.005-200 μM(MTR)和0.01-150 μM(FRZ)，检测限低至2.57 nM和29.13 nM。该传感器具有优异的选择性和稳定性，为临床抗生素监测提供了新方案。

　　

抗生素滥用导致的残留问题日益严峻，尤其是兽医领域广泛使用的硝基呋喃类抗生素呋喃唑酮(FRZ)和硝基咪唑类抗生素甲硝唑(MTR)，其残留物被国际癌症研究机构(IARC)列为2B类致癌物。传统检测方法如高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)虽准确但成本高昂，而电化学传感技术因其操作简便、成本低廉成为研究热点。然而，复杂生物基质中的干扰物质和低浓度抗生素检测仍是重大挑战。

为解决这一难题，研究人员开发了超声辅助合成的镍钴氧化物(NiCo₂
O₄
)修饰电极。通过将超声预处理与后续水热结晶相结合，成功制备了具有独特三维蒲公英状球形结构的NiCo₂
O₄
材料。这种材料具有双金属氧化还原对(Co²⁺
/Co³⁺
和Ni²⁺
/Ni³⁺
)和丰富的氧空位，为电催化反应提供了理想平台。

研究采用超声-水热混合法合成NiCo₂
O₄
，通过SEM、XRD、XPS等技术表征材料特性，并构建三电极系统进行电化学测试。血清样本通过离心预处理后，采用标准加入法进行加标回收实验。

材料表征显示超声合成的NiCo₂
O₄
具有40.47 m²
·g^-1
的比表面积和0.27 cm³
·g^-1
的孔体积，优于传统方法。XPS证实材料含有32.4%的氧空位，显著提升了电荷传输效率。

电化学性能测试表明，NiCo₂
O₄
/GCE对[Fe(CN)₆
]^3-/4-
的电荷转移电阻降至285 Ω，活性面积增加65%。在pH 7.0条件下，对MTR和FRZ的还原峰电流分别达到-139.73 μA和-32.44 μA，较裸电极提升27.2倍和7.8倍。

定量分析结果显示传感器具有超宽线性范围(0.005-200 μM MTR和0.01-150 μM FRZ)和超低检测限(2.57 nM MTR和29.13 nM FRZ)。在血清样本中回收率达94.0%-114.0%，与HPLC结果高度一致(t检验P>0.05)。

选择性与稳定性测试证实，电极在50倍干扰物存在下响应偏差<5%，30天后仍保持>90%活性。这种优异性能源于超声诱导的缺陷工程和稳定的尖晶石结构。

该研究不仅为生物样本中抗生素残留监测提供了可靠工具，更通过超声辅助合成策略为双金属氧化物电催化剂设计开辟了新途径。NiCo₂
O₄
/GCE传感器在治疗药物监测和药代动力学研究等领域展现出重要应用前景，其简便、经济的特性尤其适合资源有限地区的抗生素监管需求。论文发表在《Ultrasonics Sonochemistry》期刊，为声化学与电化学的交叉研究提供了典范。