基于电化学纸基分子印迹聚合物传感器的水中氢氯噻嗪快速检测技术研究

为解决污水处理厂出水及水体中药物残留监测难题，葡萄牙研究团队开发了一种新型纸基电化学传感器，通过还原氧化石墨烯(rGO)修饰和分子印迹聚合物(MIP)技术，实现了氢氯噻嗪(HCT)的高选择性检测(线性范围5.0-100 μmol L?1，检测限1.8 μmol L?1)，为环境污染物快速筛查提供了便携式解决方案。

　　

随着全球水资源污染问题日益严峻，药物残留对生态环境的威胁引发广泛关注。氢氯噻嗪(HCT)作为一种常用降压药，因其在人体内代谢率低(约63%以原形排出)，已成为污水处理厂(WWTP)进出水和地表水中高频检出的污染物。欧盟新版《城市污水处理指令》(UWWTD)已将其列为优先管控物质，要求2045年前实现80%的去除率。然而传统检测依赖液相色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS)，存在设备昂贵、操作复杂等缺陷，难以满足污水处理过程的实时监测需求。

针对这一技术瓶颈，葡萄牙化学与工程技术研究中心团队在《Microchemical Journal》发表创新成果，首次将喷墨打印技术与纸基电化学传感相结合，开发出便携式HCT检测装置。研究通过还原氧化石墨烯(rGO)增强电极导电性，采用4-氨基苯甲酸(ABA)电聚合法构建分子印迹聚合物(MIP)识别层，实现了复杂水体中HCT的高效捕获与检测。

关键技术方法包括：1)喷墨打印制备三电极纸基电化学池；2)电化学还原GO修饰工作电极；3)模板分子存在下ABA电聚合构建MIP层；4)差分脉冲伏安法(DPV)定量分析。实验采用葡萄牙某污水处理厂出水样本进行验证。

【研究结果】

1. 传感器性能验证：纸基电极比商业丝印碳电极(SPCE)表现出更优的电子传递性能，HCT氧化峰电流提高2.2倍。

2. pH优化实验：在Britton-Robinson缓冲体系(pH 4)中获得最佳响应，氧化电位约+0.8 V。

3. MIP合成优化：确定25 mmol L^?1 ABA与8 mmol L^?1 HCT为最佳聚合比例，5次循环伏安扫描形成的聚合物膜具有最高印迹因子(IF=3.10)。

4. 分析性能：传感器在5-100 μmol L^?1范围内呈线性响应，对阿替洛尔(ATN)等干扰物表现出优异选择性。

5. 实际样本检测：自来水与污水处理厂出水加标回收率达84.0%-95.8%，验证了方法的可靠性。

这项研究通过创新性地整合喷墨打印、纳米材料修饰和分子印迹技术，成功实现了三大突破：首先，将传统实验室分析方法转化为成本仅0.25美元/片的便携式检测卡；其次，通过rGO与MIP的协同作用，使检测限优于同类电化学传感器；最重要的是，为落实欧盟新规提供了符合"监测-处理"闭环管理需求的技术支撑。该传感器设计理念可扩展至其他环境污染物检测领域，为发展绿色分析化学提供了重要范式。研究团队特别指出，未来通过集成预富集模块或流动分析系统，有望进一步提升对环境浓度级HCT(ng L^?1)的检测能力。