基于双发射碳点的比率荧光-智能手机双模式传感器实现抗坏血酸超灵敏可视化检测

本研究针对抗坏血酸（AA）检测方法复杂、成本高的问题，开发了一种基于双发射碳点（DE-CDs）的比率荧光-智能手机双模式传感器。通过静态猝灭效应（SQE）实现AA对560 nm荧光的特异性响应，结合496 nm内参信号和RGB色度分析，达到81.5 nM检测限，成功应用于水果和果汁检测，为现场快速分析提供新策略。

　　

维生素C（抗坏血酸，AA）作为人体必需的水溶性维生素，在胶原合成、抗氧化防御和铁吸收等代谢过程中发挥关键作用。然而，AA缺乏会导致坏血病，过量摄入又可能引发肾结石等疾病，现有检测方法如高效液相色谱（HPLC）和电化学分析往往依赖昂贵设备。如何实现AA的简便、高灵敏且可视化检测，成为临床和食品检测领域的迫切需求。

山西大同大学的研究团队在《Microchemical Journal》发表创新成果，首次利用核黄素和邻苯二胺合成的双发射碳点（DE-CDs），构建了集比率荧光与智能手机色度分析于一体的双模式传感器。该研究通过优化DE-CDs的溶剂热合成条件，结合静态猝灭机制和RGB值转换，实现了0.1-140 μM线性范围内AA的超灵敏检测，检测限低至81.5 nM，并成功应用于实际样本分析。

关键技术包括：1）单步溶剂热法制备DE-CDs；2）荧光光谱分析（激发波长390 nm）；3）智能手机RGB色度分析；4）静态猝灭效应（SQE）验证；5）实际样本（水果/果汁）加标回收实验。

【研究结果】

1. DE-CDs的制备与表征
   通过200℃反应2小时合成的DE-CDs在390 nm激发下呈现496 nm（蓝绿光）和560 nm（黄光）双发射峰，量子产率达23.1%。透射电镜显示2.5 nm均匀分散的纳米颗粒，表面富含-OH/-NH₂基团。

2. AA检测机制
   AA通过静态猝灭选择性抑制560 nm荧光（猝灭常数K_sv=1.12×10⁴ M^-1），而496 nm信号保持稳定，形成内参校准体系。伴随AA浓度增加，荧光颜色发生黄→绿→蓝的渐变。

3. 双模式传感性能
   比率荧光模式（F₄₉₆/F₅₆₀）在0.1-140 μM呈线性，智能手机色度模式（B/G值）在0.1-100 μM有效。两者对AA的选择性优于葡萄糖、维生素B₁等干扰物。

4. 实际样本检测
   在橙汁和苹果样本中加标回收率为97.3%-103.8%，相对标准偏差（RSD）<3.5%，与HPLC结果无显著差异（p>0.05）。

【结论与意义】
该研究开创性地将DE-CDs的双发射特性与智能手机可视化技术结合，解决了传统AA检测方法成本高、操作复杂的痛点。通过精确调控碳点表面官能团，实现了AA的直接识别而非金属离子介导的间接检测，灵敏度较既往报道提高10倍以上。其现场检测能力为食品安全监控和临床营养评估提供了革命性工具，也为其他生物标志物的多模式传感设计提供了新范式。