智能手机辅助的基于诃子(Terminalia chebula)修饰胺功能化介孔二氧化硅纳米粒子的铁离子比色检测新方法

本研究针对传统铁离子检测方法操作繁琐、成本高昂的问题，开发了一种基于天然产物诃子提取物修饰的胺功能化介孔二氧化硅纳米粒子(TC-APTES@MSN)的智能手机辅助比色传感平台。该传感器通过Fe2+/Fe3+与纳米粒子相互作用产生的颜色变化，结合图像处理技术，实现了5-20 ppm浓度范围内铁离子的快速可视化检测，为环境监测和健康诊断提供了简便经济的解决方案。

　　

铁作为生命必需微量元素，其失衡会导致严重健康问题。全球约20亿人面临缺铁性贫血，而地下水铁污染在亚洲和非洲部分地区尤为严重。传统检测方法如1,10-菲啰啉法存在操作复杂、易受干扰等缺陷，ICP-MS等精密仪器则成本高昂难以普及。面对这一挑战，来自印度西孟加拉邦科奇比哈尔当地市场的研究人员创新性地将传统药用植物诃子与现代纳米技术相结合，开发出新型比色传感器，相关成果发表在《Next Materials》期刊。

研究团队采用三步法构建传感系统：首先合成介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)，通过APTES进行胺基功能化；其次从诃子果实提取活性成分并修饰于纳米粒子表面；最后建立智能手机图像采集与分析流程，利用ImageJ软件提取RGB值，通过偏最小二乘回归建立定量模型。

【表征分析】通过拉曼光谱确认MSN的介孔结构，FTIR证实胺基成功修饰和诃子提取物包覆，热重分析显示材料在900°C仍保持稳定，SEM和EDS验证了纳米粒子的形貌及元素组成。

【选择性研究】传感器对Co²⁺、Cu²⁺等常见金属离子无响应，仅与Fe²⁺/Fe³⁺作用产生显著颜色变化，在混合离子溶液中仍保持优异选择性。

【定量分析】建立PLS回归方程：[Fe³⁺] = 31.28R - 40.214G -1.07B + 384.57，检测限达5 ppm，相对标准偏差<2%，与紫外分光光度法结果吻合。

该研究创新点在于：首次将诃子提取物与功能化纳米材料结合，利用介孔结构增强负载效率；开发手机图像分析替代专业光谱设备，使检测成本降低90%；材料可重复使用且稳定性达6个月以上。相比传统试纸，TC-APTES@MSN解决了天然产物易降解的问题，为偏远地区水质监测提供了可持续解决方案。研究还发现诃子中三-O-没食子酰-β-D-葡萄糖是关键的铁结合成分，这为开发其他植物基传感器提供了分子设计思路。未来通过优化图像算法，灵敏度有望进一步提升至世界卫生组织饮用水标准(0.3 ppm)要求。