金纳米颗粒增强亚甲蓝电化学传感器检测水体阴离子表面活性剂及全氟化合物的研究

针对水体中阴离子表面活性剂（ASs）和全氟化合物（PFAS）污染监测难题，研究人员开发了一种基于亚甲蓝（MB）和金纳米颗粒（AuNPs）协同增强的电化学传感器。该传感器通过MB选择性识别和AuNPs信号放大，实现了对模型化合物十二烷基硫酸钠（SDS）及PFAS的痕量检测（灵敏度达8.5 pg/mL），为水质安全监测提供了高效便携的新工具。

　　

在日化产品和工业废水持续涌入水体的今天，阴离子表面活性剂（Anionic Surfactants, ASs）已成为威胁生态和健康的隐形杀手。其中，含氟阴离子表面活性剂——全氟化合物（Perfluoroalkyl Substances, PFAS）因其碳氟键（C-F）的高稳定性（键能536 kJ/mol），在环境中持久残留并渗透饮用水系统，与人类甲状腺疾病、癌症等健康风险密切相关。传统检测依赖昂贵且耗时的液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS），亟需开发低成本、高灵敏的现场检测技术。

意大利国家卫生研究院等机构的研究团队在《Environmental Research》发表成果，提出了一种基于亚甲蓝（Methylene Blue, MB）和金纳米颗粒（Gold Nanoparticles, AuNPs）协同作用的电化学传感器。该研究通过MB在碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNT）修饰电极上的电聚合，构建了选择性识别ASs的活性界面，并引入AuNPs增强信号响应，最终实现了对PFAS的超痕量检测。

关键技术方法

1. MB电聚合：通过循环伏安法（CV）在CNT修饰的丝网印刷电极表面形成稳定聚MB层；
2. AuNPs修饰：采用柠檬酸钠还原法合成AuNPs，优化其在电极表面的负载量以增强导电性；
3. 电化学分析：结合方波伏安法（SWV）和CV评估传感器性能，测试模型化合物十二烷基硫酸钠（SDS）及PFAS（如PFOS、PFUnDA）的响应；
4. 实际样本验证：应用于废水及饮用水样本，与标准MBAS方法比对。

研究结果

Electropolymerization of MB, characterization, and optimization of the p-MB/DRP-110CNT
通过CV在-0.2 V至0.06 V区间内观察到MB单体的氧化还原峰，电聚合过程形成稳定聚合物膜。优化扫描圈数和pH后，电极对SDS的检测限达0.23 ng/mL，线性范围覆盖0.05–50 ng/mL。

AuNPs增强机制
AuNPs的引入使MB还原电流显著提升，检测限降至8.5 pg/mL（ppt级）。量子力学计算表明，PFAS与MB的疏水-极性相互作用是信号增强的关键。

实际应用
传感器在废水中检测ASs的结果与MBAS标准法高度一致，并对长链PFAS（如PFOS）表现出更强响应，证实其适用于复杂基质。

结论与意义
该研究突破了PFAS电化学检测的灵敏度瓶颈，通过MB-AuNPs协同作用实现了无需预浓缩的直接检测。传感器兼具高选择性（抗CTAB、TWEEN 20干扰）和便携性，为水质安全监管提供了创新工具。未来可扩展至更多新兴污染物监测，推动联合国可持续发展目标（SDGs）中清洁水目标的实现。