基于余甘子绿色合成氮掺杂碳量子点的双功能荧光探针：氯霉素检测与潜指纹增强技术研究

本研究针对食品和环境样本中氯霉素(CAP)残留检测难题，通过微波辅助法从余甘子绿色合成氮掺杂碳量子点(N-CQDs)，构建出兼具高灵敏度(检测限13.1 nM)和强选择性的荧光探针。创新性地将N-CQDs与二氧化硅纳米复合材料结合，首次实现潜指纹的紫外光显影。该技术为环境监测、食品安全和法医学提供了低成本、可规模化的解决方案。

　　

抗生素滥用引发的环境残留问题日益严峻，其中氯霉素(CAP)因其严重的骨髓抑制、再生障碍性贫血等毒副作用被全球禁用，却在发展中国家仍被违规使用。更棘手的是，这种抗生素在环境中表现出惊人的稳定性——约40-90%的摄入量会通过排泄物进入生态环境，在土壤、水体甚至农产品中持久残留，不仅破坏微生物群落结构，更可能传播抗生素耐药基因。传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)虽准确但成本高昂，而普通荧光探针又面临选择性差、背景干扰大等技术瓶颈。

来自印度理工学院鲁尔基分校(Indian Institute of Technology Roorkee)和印度国立技术学院贾朗达尔分校(NIT Jalandhar)的研究团队另辟蹊径，从传统药用植物余甘子(Phyllanthus emblica)中提取天然碳源，通过微波辅助绿色合成技术制备出氮掺杂碳量子点(N-CQDs)。这种新型纳米材料不仅实现了食品和环境样本中CAP的高效检测，还意外地在法医鉴定领域大放异彩——通过与二氧化硅纳米复合，成功显影出潜指纹的精细纹路结构。这项突破性成果发表于《Journal of Food Composition and Analysis》，为多学科交叉研究提供了典范。

研究团队采用微波辅助热解法合成N-CQDs，通过高分辨透射电镜(HR-TEM)确认其6.49 nm的平均粒径和石墨化结构，X射线光电子能谱(XPS)证实了氮的成功掺杂。利用荧光光谱系统评估了pH稳定性、选择性及抗干扰能力，并通过加标回收实验验证了牛奶、酸奶等实际样本的检测可靠性。在法医应用方面，构建了N-CQDs/二氧化硅纳米复合磷光体，在紫外光下系统评估了指纹显影效果。

【HR-TEM研究】电镜图像显示N-CQDs呈单分散球形，晶格间距0.21 nm对应石墨烯(100)晶面，XRD谱图中25.8°的衍射峰进一步证实其石墨化结构。元素分析显示氮含量达8.73%，显著提升了量子产率(27.33%)。

【CAP传感】在pH 7条件下，N-CQDs对CAP表现出特异性荧光猝灭，线性检测范围0.5-25 μM，检测限低至13.1 nM。即使存在四环素、阿莫西林等结构类似物干扰，信号变化仍小于5%，回收率实验显示在牛奶等复杂基质中准确度达98.13%-105.33%。

【潜指纹增强】N-CQDs与二氧化硅复合后，在254 nm紫外光下激发出强烈的蓝色荧光，能清晰显现指纹的三级纹线特征。特别是对陈旧7天的潜指纹仍保持优异显影能力，解决了传统粉末法分辨率低的难题。

这项研究开创性地实现了"一材双用"：在环境监测方面，绿色合成的N-CQDs突破了传统检测方法成本高、耗时长等限制；在法医学领域，其独特的荧光特性为物证鉴定提供了新工具。更值得关注的是，整个技术路线严格遵循绿色化学原则——采用可再生生物质原料、避免有毒试剂、能耗降低约40%，为可持续发展理念在纳米技术中的应用提供了范本。未来通过优化掺杂元素比例和表面修饰策略，这类生物基碳量子点有望在食品安全预警系统和智能传感领域发挥更大价值。