基于激光诱导石墨烯复合电极的智能手机辅助便携式电化学传感平台用于硫氰酸盐的即时检测

为解决硫氰酸盐(SCN-)在食品安全(0.1–10 ppm)与生物标志物检测(50–200 μM)中的灵敏度矛盾，研究人员开发了基于激光诱导石墨烯(LIG)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)复合电极的便携式电化学传感器。该传感器通过差分脉冲伏安法实现宽线性范围(10–300 μM)、高灵敏度(3.06 μA·μM–1cm–2)和低检测限(0.52 μM)，并与智能手机联用实现1分钟快速检测，在牛奶和人工唾液中回收率达96.2–105.5%，为食品安全与健康监测提供成本不足0.5美元的解决方案。

　　

硫氰酸盐(SCN^-)这个看似普通的化学物质，实则暗藏双重健康威胁——它既是乳制品中非法添加的有毒防腐剂，又是吸烟者唾液中烟草暴露的生物标志物。这种"双面间谍"的特性给检测技术带来了独特挑战：食品安全需要高灵敏度捕捉微量添加（0.1-10 ppm），而健康监测则要求快速响应较高浓度（50-200 μM）。更棘手的是，现有检测方法要么依赖笨重的实验室设备，要么无法兼顾这两个截然不同的浓度区间。面对这一技术困局，中国的研究团队另辟蹊径，将目光投向了新兴的激光诱导石墨烯(LIG)技术。

这项发表在《Analytica Chimica Acta》的研究，创新性地将LIG与导电聚合物PEDOT结合，打造出仅需0.5美元的微型传感器。研究人员采用355 nm紫外激光在聚酰亚胺基底上直接"绘制"出多孔石墨烯电极，再通过电化学聚合在表面均匀修饰PEDOT薄膜。这种"激光雕刻+原位生长"的工艺，既保留了LIG的三维导电网络，又发挥了PEDOT对阴离子的特异吸附优势。更巧妙的是，团队将传感器与智能手机联用，把传统电化学工作站的功能浓缩到一个巴掌大的设备中，实现了"实验室装进口袋"的技术突破。

关键技术方法包括：1）紫外激光(355 nm)诱导多孔石墨烯电极制备；2）循环伏安法原位电聚合PEDOT修饰层；3）差分脉冲伏安法(DPV)检测优化；4）微流控采样与智能手机电位计集成；5）采用实际样本（牛奶和人工唾液）验证性能。

材料与表征
通过SEM和拉曼光谱证实了LIG/PEDOT复合电极的成功制备，其独特的"珊瑚状"多孔结构使有效表面积比传统电极增加3.2倍。XPS分析显示PEDOT中带正电的硫(S⁺)与SCN^-的强静电作用，是选择性检测的关键。

电化学性能优化
在0.1 M PBS(pH 7.4)中，DPV参数优化显示氧化峰电流与SCN^-浓度在10–300 μM范围内呈完美线性(R²=0.998)，灵敏度达3.06 μA·μM^–1cm^–2，比未修饰LIG电极提升6.8倍。抗干扰实验表明，该传感器对Cl^-、NO₃^-等常见阴离子的选择性系数均小于0.15。

实际样本检测
在添加2-7 mg/kg SCN^-的牛奶样本中，回收率达到98.3-102.7%；对吸烟者浓度范围(50-300 mg/L)的人工唾液检测误差小于4.5%。稳定性测试显示，两周后信号仅衰减5.8%，远优于同类传感器。

结论与意义
该研究通过LIG与PEDOT的"强强联合"，破解了SCN^-检测中灵敏度与便携性不可兼得的技术难题。其创新点在于：1）首创PEDOT修饰LIG电极用于SCN^-检测；2）通过智能手机集成实现真正意义上的现场检测；3）成本控制在0.5美元以下，具备大规模推广潜力。这项技术不仅为乳制品安全监管提供了利器，更开创了"自测唾液知烟瘾"的个人健康管理新模式，对预防甲状腺疾病和控烟干预具有重要公共卫生价值。正如研究者Ruwei Liu等强调的，这种模块化设计可拓展至其他阴离子检测，为个性化医疗设备开发提供了新范式。