多壁碳纳米管-钨酸镍复合修饰丝网印刷碳电极的创新架构及其在人样本中氧氟沙星检测的应用

为解决环境中氧氟沙星(OFL)残留导致的生态与健康风险，研究人员开发了基于MWCNT@NiWO4复合材料的SPCE电化学传感器。该传感器展现出1.92 μA μM?1 cm?2的高灵敏度、0.01 μM超低检测限及优异抗干扰性，为人样本抗生素检测提供了快速、经济的解决方案。

　　

研究背景与意义
氧氟沙星(OFL)作为第二代氟喹诺酮类抗生素，虽在治疗人类和动物感染中广泛应用，但其65-80%的原形排泄率导致环境蓄积，引发细菌耐药性和肝损伤等健康威胁。传统检测方法如HPLC和LC-MS/MS存在设备昂贵、耗时长等局限，亟需开发高效便携的替代方案。过渡金属氧化物因其优异的催化性能成为传感器研究热点，其中钨酸镍(NiWO₄)凭借独特的Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对和窄带隙(2.6 eV)展现出卓越电化学活性，而多壁碳纳米管(MWCNT)的大比表面积(220 m²/g)和导电性可进一步提升复合材料性能。

关键技术方法
铭传大学研究人员通过水热法合成NiWO₄纳米材料，与羧基化MWCNT物理复合后修饰于丝网印刷碳电极(SPCE)表面。采用FE-SEM、XRD、HR-TEM等技术表征材料形貌，通过CV、DPV、EIS等电化学手段评估传感器性能，并实际检测人血清和尿液样本。

研究结果

1. 材料表征
   XRD证实NiWO₄为单斜晶系(P2/c空间群)，HR-TEM显示MWCNT与NiWO₄形成紧密异质结构，XPS验证Ni²⁺/Ni³⁺氧化还原对的存在。

2. 电化学性能
   SPCE/MWCNT@NiWO₄在0.1 M NaOH中对OFL氧化电流提升8倍，电子转移数(n)为2，表明双电子主导的氧化机制。DPV检测显示0.1-120 μM宽线性范围，灵敏度达1.92 μA μM^?1 cm^?2，优于HPLC方法(检测限0.05 μM)。

3. 实际样本分析
   加标回收实验显示血清中回收率98.2-102.4%(RSD<3.5%)，尿液中96.8-101.7%(RSD<4.1%)，且抗坏血酸、尿酸等共存物干扰<5%。

4. 稳定性测试
   100次循环后电流响应保持95.8%，室温储存30天信号衰减仅6.3%。

结论与展望
该研究创新性地将MWCNT与NiWO₄复合，构建出高性能SPCE传感器，解决了传统方法在OFL检测中的瓶颈问题。其环保、低成本(电极单价<$0.5)、快速响应(<3分钟)等优势，为食品安全和环境监测提供了新工具。未来可通过集成微流控技术开发便携式设备，拓展至其他氟喹诺酮类抗生素的同步检测。论文发表于《Journal of Alloys and Compounds》，通讯作者为Ching-Lung Chen。