基于ZnO纳米颗粒/氧化石墨烯修饰电极的绿色电化学传感器用于人血浆中维格列汀的高灵敏检测

本研究针对维格列汀(VID)传统检测方法存在的操作繁琐、成本高、环境不友好等问题，开发了一种基于ZnO纳米颗粒(ZnO-NPs)和氧化石墨烯(GO)修饰玻碳电极(GCE)的新型电化学传感器。研究人员通过差分脉冲伏安法(DPV)实现了15-150μg/ml宽线性范围内的VID检测，检出限(LOD)低至4.9μg/ml。该方法成功应用于药品和血浆样本分析，并通过绿色分析程序指数(GAPI)验证了其环境友好性，为糖尿病治疗药物监测提供了高效、经济的解决方案。

　　

糖尿病已成为21世纪最严峻的公共卫生挑战之一，其中维格列汀(VID)作为二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制剂，在2型糖尿病治疗中发挥着重要作用。然而，VID分子结构缺乏共轭双键，传统紫外光谱法需依赖复杂的化学衍生化步骤，而高效液相色谱(HPLC)等方法又存在设备昂贵、耗时长等缺陷。更关键的是，临床治疗药物监测和药代动力学研究迫切需要建立血浆中VID的快速检测方法，但现有技术难以兼顾灵敏度、成本效益和环境友好性。

针对这一系列挑战，埃及Menoufia大学药学院药物分析系的研究团队创新性地将纳米材料技术与电化学分析相结合。他们开发了一种基于氧化石墨烯(GO)和氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)协同修饰的玻碳电极(GCE)传感器，通过系统优化实验条件，建立了一种操作简便、环境友好的VID检测新方法。这项突破性研究成果发表在《BMC Chemistry》期刊上，为糖尿病药物的质量控制与临床监测提供了新思路。

研究团队主要采用了三项关键技术：1)水热法制备六方晶系ZnO-NPs，通过TEM和XPS表征纳米材料形貌；2)采用逐层修饰策略构建ZnO-NPs/GOs/GCE传感器，显著提升电极比表面积和电子传递效率；3)建立差分脉冲伏安法(DPV)检测体系，通过氧化峰电流定量分析VID浓度。实验采用健康志愿者提供的血浆样本进行方法验证。

表征修饰电极

通过高分辨透射电镜(TEM)证实GO呈现片层结构，ZnO-NPs为均匀的六方纳米颗粒，二者复合后形成稳定异质结构。X射线光电子能谱(XPS)分析显示Zn 2p_3/2结合能位于1022 eV，证实ZnO成功负载。傅里叶变换红外光谱(FTIR)在500-400 cm^-1出现Zn-O特征峰，验证了电极修饰材料的化学组成。

电化学行为研究

循环伏安(CV)显示VID在+1.16 V处产生不可逆氧化峰，修饰电极电流响应比裸电极提高3倍。扫描速率实验证实氧化过程受扩散控制，Laviron方程计算得电子转移数n≈2，推测VID通过两电子两质子机制氧化生成亚胺结构。pH优化实验确定pH 6.5磷酸缓冲液为最佳检测介质，此时氧化峰电流最大。

分析方法验证

DPV法在15-150 μg/ml范围内呈现优异线性(r=0.9995)，日内精密度RSD<0.3%。该方法成功应用于Galvus?片剂分析，回收率100.2±0.38%，血浆样本检测回收率达98.38-101.6%。绿色评估(GAPI)显示该方法在试剂毒性、能耗和废物产生等方面均显著优于传统色谱方法。

该研究创新性地构建了ZnO-NPs/GOs纳米复合材料修饰电极，通过协同效应将VID检测灵敏度提升至临床适用水平。相比现有技术，该方法省去了复杂的样品前处理步骤，单次分析仅需分钟级时间，且避免使用有毒有机溶剂。特别值得注意的是，研究者首次采用GAPI工具系统评估了电化学方法的绿色度，为分析化学的可持续发展提供了示范案例。这项成果不仅为糖尿病药物质量控制建立了新标准，其纳米材料修饰策略更为生物小分子检测提供了普适性技术框架，在个性化医疗和精准用药领域具有广阔应用前景。