基于CdS/Cu2MoS4异质结与PdPtAu纳米酶协同作用的光电化学适体传感器用于水体中氧氟沙星的超灵敏检测

为解决水体中抗生素残留快速检测难题，研究人员开发了一种基于CdS/Cu2MoS4 Z型异质结和PtPdAu纳米酶协同放大的光电化学(PEC)适体传感器。该传感器通过异质结增强电荷分离效率，结合纳米酶催化沉淀信号放大策略，实现了氧氟沙星(OFL)在0.001-1000 nM范围内的超灵敏检测(检测限0.42 pM)，并在湘江流域实际水样检测中与HPLC结果高度一致，为环境污染物监测提供了新方法。

　　

抗生素污染已成为全球性环境问题，氧氟沙星(OFL)作为典型氟喹诺酮类抗生素，在医疗、畜牧业的过度使用导致其在水体中持续累积。这种残留不仅可能诱发细菌耐药性，还会通过食物链威胁人类健康，引发肝代谢紊乱、中枢神经系统异常等疾病。然而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，难以满足现场快速检测需求。

中南林业科技大学的研究团队创新性地将半导体异质结与纳米酶技术相结合，在《Microchemical Journal》发表的研究中构建了一种超灵敏光电化学适体传感器。该研究通过三步关键技术实现突破：首先采用硫化法合成立方体CdS并与层状Cu₂MoS₄构建Z型异质结，显著提升载流子分离效率；其次开发三金属PtPdAu多面体纳米酶(PtPdAu MNs)，其过氧化物酶活性较单金属提升3.8倍；最后设计竞争型适体识别体系，通过生物催化沉淀(BCP)实现信号转导。

材料表征与性能优化
扫描电镜显示CdS保持前驱体立方体形貌(边长800 nm)，XRD证实成功合成六方相CdS与四方相Cu₂MoS₄。光电测试表明异质结光电流强度达单一CdS的4.3倍，这归因于Z型机制促进的空穴-电子对高效分离。

传感机制验证
当适体探针(Apt-PtPdAu MNs)通过DNA杂交固定于电极时，纳米酶催化H₂O₂氧化4-CN产生绝缘沉淀4-CD，使光电流抑制率达78.3%。加入OFL后，适体特异性结合导致探针解离，光电流恢复程度与OFL浓度对数呈线性关系。

实际应用评估
在湘江流域10个监测点的检测中，传感器结果与HPLC的相关系数达0.992，加标回收率为96.8%-104.3%。干扰实验证实该传感器对环丙沙星等结构类似物的区分度超过15倍。

这项研究通过异质结工程与纳米酶催化的协同设计，实现了三大创新：首次将Cu₂MoS₄应用于PEC传感领域，开发出具有自主知识产权的三金属纳米酶信号放大器，并建立适用于复杂水体的抗干扰检测体系。该传感器检测限较现有ELISA方法降低2个数量级，为环境抗生素监测提供了便携化解决方案，对保障饮用水安全具有重要意义。