基于MXene锚定层状双氢氧化物纳米片的三维互连导电网络架构构建高灵敏度电化学生物传感平台

针对有机磷农药(OPs)残留检测难题，研究人员开发了基于AChE-Chit/PPy/NiFe LDH/TM/GCE(APLTMG)的三维导电网络生物传感器。该平台通过NiFe LDH双金属活性位点与Ti3C2 MXene(TM)的协同效应，实现了对敌敌畏的超灵敏检测(LOD达1.459×10-11 mol L-1)，为食品安全监测提供了新策略。

　　

随着现代农业大规模种植的发展，有机磷农药(OPs)因其高效广谱的特性被广泛使用，但由此带来的残留污染问题日益严重。这类农药通过抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)活性，导致神经系统中乙酰硫胆碱(ATCh)积累，对人体产生毒害。更棘手的是，OPs在环境和食物链中的持久性残留，使得开发快速精准的检测技术成为当务之急。传统检测方法如液相色谱-质谱联用(LC-MS)虽然准确，但设备昂贵且操作复杂。相比之下，电化学传感技术凭借响应快、可定制性强和便于微型化等优势崭露头角，但其核心挑战在于如何设计兼具高灵敏度和稳定性的功能材料。

针对这一难题，江苏大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表了一项创新研究。他们巧妙地将层状双氢氧化物(LDH)的丰富活性位点与MXene的优异导电性相结合，构建了三维互连导电网络架构，开发出性能卓越的AChE-Chit/PPy/NiFe LDH/TM/GCE(APLTMG)生物传感器。这项研究不仅解决了传统LDH材料导电性差的问题，还通过独特的结构设计避免了MXene易氧化堆叠的缺陷，为农药残留检测提供了新思路。

研究团队主要采用了两种关键技术：一是通过尿素水解法在Ti₃C₂ MXene(TM)表面原位生长NiFe LDH纳米片，构建LTM复合材料；二是通过化学氧化聚合法在LTM表面聚合吡咯单体形成三维导电网络结构的PLTM功能材料。这些方法有效整合了各组分的优势，实现了材料性能的协同提升。

研究结果显示，通过扫描电镜和X射线衍射等表征手段证实，PLTM成功形成了三维互连的多孔结构，NiFe LDH纳米片均匀锚定在TM表面，PPy链状网络贯穿其中。这种独特结构使材料比表面积达到218.7 m² g^-1，远高于单一组分。电化学测试表明，该传感器对敌敌畏的检测限低至1.459×10^-11 mol L^-1，灵敏度较传统二维材料提升近两个数量级。在实际样品检测中，回收率达到97.43%-106.92%，相对标准偏差(RSD)小于7.8%，与LC-MS结果高度一致。

特别值得注意的是，该传感器展现出优异的稳定性——在4°C下储存30天后仍保持92.6%的初始活性，且对多种干扰物表现出良好选择性。这些性能优势主要归功于三维导电网络的多重作用：PPy链提供了快速电子传输通道，NiFe LDH的双金属活性位点增强了催化效率，而TM基底则确保了整体结构的机械稳定性。

这项研究的创新价值在于，它通过精巧的材料设计解决了电化学生物传感器领域的关键瓶颈问题。所开发的PLTM功能材料不仅显著提升了检测灵敏度，还通过三维互连结构有效防止了纳米材料常见的堆叠问题，为构建高性能生物传感器提供了普适性策略。从应用角度看，这种便携、快速且精准的检测平台，特别适合现场食品安全监测和环境污染物筛查，对保障公众健康具有重要意义。未来，该技术路线还可拓展至其他生物标志物检测领域，展现出广阔的产业化前景。