基于智能手机的Eu/Ce-MOFs水凝胶荧光传感器结合机器学习实现四环素类抗生素的灵敏可视化检测

针对食品中四环素类抗生素(TCs)残留检测的难题，研究人员开发了异质结构Eu/Ce-MOFs比率荧光传感器，结合PVA水凝胶可视化平台与支持向量机(SVM)算法，实现了TC、OTC和DOX的高灵敏度检测（LOD低至51.7 nmol/L），在猪肉和牛奶样品中获得89.3%-112.9%的回收率，为食品安全监测提供了便携智能解决方案。

　　

抗生素滥用问题日益严峻，四环素类抗生素（TCs）在畜牧养殖中的过度使用导致动物源性食品残留，可能引发过敏反应、抗生素耐药基因传播等健康风险。尽管高效液相色谱（HPLC）等传统检测方法精度高，但存在设备昂贵、操作复杂等局限。面对食品安全快速检测的迫切需求，荧光传感技术因其快速响应、成本低廉等优势成为研究热点。

中国国家自然科学基金资助项目的研究团队创新性地开发了异质结构铕/铈金属有机框架（Eu/Ce-MOFs）比率荧光传感器。这项工作发表于《Food Chemistry》，通过整合Eu-MOF和Ce-MOF的双发射特性，结合机器学习算法，实现了TCs的高精度智能检测。研究突破在于将纳米材料与水凝胶技术融合，构建了便携式检测平台，为现场快速筛查提供了新范式。

关键技术包括：1）高温合成异质结构Eu/Ce-MOFs；2）基于智能手机的RGB值定量分析；3）支持向量机（SVM）算法辅助图像识别；4）PVA水凝胶封装技术提升传感器稳定性。实验采用真实猪肉和牛奶样本验证实用性。

【Characterizations of Eu/Ce-MOFs】
扫描电镜（SEM）显示Eu-MOF呈不规则纳米片状结构，Ce-MOF为纳米棒状，二者复合后形成独特异质结构。EDS证实材料含C、N、O及稀土元素，XRD图谱显示特征衍射峰，证明成功合成目标材料。

【传感性能研究】
传感器对TCs表现出特异性响应，检测限达纳摩尔级（TC 73.0 nmol/L，OTC 51.7 nmol/L，DOX 54.9 nmol/L）。机理研究表明，TCs通过内滤效应（IFE）选择性猝灭Eu³⁺的红色荧光，而Ce³⁺的蓝色荧光作为内参比，确保检测可靠性。

【实际样本检测】
在加标实验中，猪肉和牛奶的回收率为89.3%-112.9%，相对标准偏差（RSD）<5%，证实方法准确性。水凝胶传感平台在紫外灯下呈现明显颜色渐变，智能手机捕获图像经SVM算法处理后，分类准确率达96.7%。

这项研究的意义在于：1）首创Eu/Ce-MOFs异质结构比率传感器，解决单信号传感器易受干扰的难题；2）将水凝胶的便携性与机器学习的数据处理优势结合，推动检测技术智能化；3）为食品安全监管提供成本低廉的现场筛查工具。研究人员特别指出，该平台可扩展至其他抗生素检测，为开发多功能传感系统提供了新思路。