黄色荧光碳点“关-开”型纸基微传感系统用于动物源性食品中银离子和卡那霉素的高选择性检测

针对动物源性食品中银离子(Ag+)和卡那霉素(Kana)残留检测的技术瓶颈，韩国研究人员通过水热法合成黄色荧光碳点(Y-CDs)，开发出基于静态猝灭和光诱导电子转移(PET)的"关-开"型荧光传感器。该探针对Ag+(检测限48.8 nM)和Kana(51.9 nM)具有高灵敏度，并成功构建纸基微检测试剂盒，为食品安全现场检测提供新方案。

　　

随着全球动物源性食品消费量激增，抗生素和重金属残留引发的食品安全问题日益突出。卡那霉素(Kana)作为氨基糖苷类抗生素，在兽医临床广泛应用但易在动物组织残留，长期摄入会导致耳鸣、肾毒性等健康风险；而银离子(Ag⁺)作为工业污染物，可通过食物链引发消化道疾病。传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)存在设备昂贵、操作复杂等局限，亟需开发简便、经济的现场检测技术。

韩国国立研究基金会资助的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表成果，利用邻苯二胺(o-PDA)和三羟甲基氨基甲烷(Tris)水热合成黄色荧光碳点(Y-CDs)，构建了双功能"关-开"型传感器。通过多尺度表征证实Y-CDs具有418 nm特征吸收峰和56.3%量子产率，其荧光猝灭机制涉及Ag⁺与表面羧基的静态复合及电子转移(PET)，而Kana则通过竞争结合恢复荧光。

关键技术包括：1) 水热法制备Y-CDs；2) 采用FT-IR、XPS等技术表征材料结构；3) 通过荧光寿命分析验证PET机制；4) 构建纸基微流控检测装置；5) 实际样本(牛奶/水体)加标回收验证。

【Preparation of Y-CDs】
通过200℃水热反应8小时获得Y-CDs，离心纯化后显示明亮黄色荧光，透射电镜显示2.4 nm晶格间距的准球形结构。

【Characterization of Y-CDs】
XPS证实材料含71.3% C、12.7% N和16% O，13C NMR显示sp²杂化碳域。Zeta电位-18.7 mV表明表面富含羧基，为金属离子结合提供位点。

【Conclusion】
该研究创新性地实现Ag⁺(3.33-50 μM)和Kana(6.66-66.6 μM)双检测，检测限较欧盟标准低2个数量级。纸基器件在牛奶样本中回收率达96.2-103.8%，为食品安全监管提供便携解决方案。

讨论指出，Y-CDs的长波长发射(λ_em=560 nm)有效避免生物样本自发荧光干扰，其自组装特性避免了传统探针复杂的修饰步骤。未来可通过调控前驱体比例进一步优化红光发射性能，拓展在活体成像中的应用。研究由韩国Brain Pool计划(RS-2023-00262394)和NRF(RS-2022-NR068166)资助，Thangarasu Sasikumar为第一作者。