绿色聚合物基传感器在生物、食品及环境基质中增强铁离子检测的开发与应用

为解决铁离子检测在复杂基质中的灵敏度与选择性难题，研究人员开发了一种基于聚氯乙烯(PVC)聚合物包涵膜(PIM)的光学传感器，采用新型螯合剂AHPAB实现快速比色检测。该传感器在6.0-150 ng/mL范围内线性良好，检出限低至1.75 ng/mL，并成功应用于食品、生物及环境样本分析，为铁代谢相关疾病监测和环境评估提供了高效工具。

　　

铁是生命活动不可或缺的微量元素，但过量摄入会导致严重健康问题。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中铁含量上限为0.3 μg/mL，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)存在设备复杂、无法现场检测等局限。针对这一挑战，沙特阿拉伯Al-Baha大学的研究团队开发了一种基于聚合物包涵膜(Polymer Inclusion Membrane, PIM)的绿色光学传感器，相关成果发表在《Analytical Biochemistry》上。

研究采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和ICP-AES等关键技术，通过Job's连续变化法确定Fe³⁺-AHPAB复合物化学计量比，并优化了膜制备参数。样本涵盖食品、生物体液及环境水样，其中人类样本经伦理委员会批准获取。

研究结果
ABSTRACT
该传感器以PVC为基质，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂，Aliquat 336为载体，结合新型螯合剂AHPAB实现Fe³⁺特异性识别。在pH 3.66醋酸缓冲体系中，即使存在竞争性阴离子仍保持稳定传输性能。通过过氧化氢在线氧化将Fe²⁺转化为Fe³⁺，可实现总铁检测，方法检出限1.75 ng/mL。

Introduction
研究阐明了铁在细胞呼吸(如细胞色素c氧化酶)和DNA修复中的核心作用，但Fenton反应产生的羟基自由基会引发阿尔茨海默病等神经退行性疾病。传统检测方法无法满足实时监测需求，而PIM技术因其界面面积大、成本低的优势成为理想解决方案。

Apparatus
采用JASCO 530V分光光度计进行光谱分析，膜材料置于石英比色皿测试，确保数据准确性。

Determining the stoichiometry of Fe³⁺- AHPAB complex
摩尔比法证实Fe³⁺与AHPAB形成1:2复合物，最大吸收峰538 nm处吸光度与浓度呈线性相关。

Conclusion
该传感器在60 ng/mL浓度下重复性达1.75%(n=9)，五组传感器间偏差仅2.5%。其独特优势在于：①AHPAB赋予膜材料可重复使用性；②对Fe³⁺的选择性优于Cu²⁺等干扰离子；③适用于复杂基质检测。

这项研究首次将AHPAB整合入PIM体系，建立了兼具高灵敏度与环境友好特性的检测平台。其5分钟快速响应能力为铁代谢异常相关疾病(如血色素沉着症)的早期诊断提供了新工具，同时为环境污染评估创造了便捷方案。该方法通过减少试剂消耗和危险废物产生，体现了绿色分析化学的发展方向。