功能化多壁碳纳米管修饰工程化鞭毛蛋白(4HIS)的复合电极用于双氯芬酸钠的高灵敏度检测

推荐：本研究针对环境中药物残留检测的难题，创新性地将功能化多壁碳纳米管(fMWCNTs)与工程化鞭毛蛋白(4HIS)共固定于壳聚糖(Chit)基质中，构建了fMWCNTs+4HIS+Chit/GCE修饰电极。通过FTIR、XRD、SEM等技术表征材料特性，采用SWV法实现了0.1-2 μM双氯芬酸钠(DS)的线性检测(LOD=0.05 μM)，在药品和废水样本中回收率达100.6%-100.77%，为环境污染物监测提供了高灵敏度电化学传感新策略。

　　

随着全球医药产业的快速发展，药物活性成分通过医疗废水、生活污水等途径进入水环境，形成"新兴污染物"。其中非甾体抗炎药双氯芬酸钠(DS)因其在自然水体中的持久性和生物蓄积性，已被欧盟列入水框架指令监测清单。传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)虽准确但成本高昂，而电化学传感技术因其便携、灵敏等优势成为研究热点，但面临灵敏度不足和抗干扰能力弱的挑战。

匈牙利潘诺尼亚大学(University of Pannonia) Soós Ern?研发中心的研究团队创新性地将功能化多壁碳纳米管(fMWCNTs)与工程化鞭毛蛋白(4HIS)复合，通过简单的滴涂法制备了fMWCNTs+4HIS+Chit/GCE修饰电极。研究通过X射线衍射(XRD)证实fMWCNTs的晶体结构(平均晶粒尺寸43.27±22.70 nm)，氮气吸附-脱附测试显示其具有230.18 m²/g的高比表面积。电化学阻抗谱(EIS)显示该电极电荷转移电阻(R_ct)为111.5 Ω，显著优于单一组分修饰电极。

研究采用Box-Behnken实验设计优化方波伏安法(SWV)参数，确定最佳脉冲振幅10 mV、电位阶跃10 mV、频率10 Hz。在pH 5的磷酸盐缓冲液中，该电极对DS的氧化呈现两个准可逆峰(ΔE_p=0.35-0.36 V)，电子转移数测定显示为1H⁺:1e^-过程。校准曲线在0.1-2 μM范围内线性优异(R=0.9998)，灵敏度达2.36 μA/μM，较含TiO₂纳米颗粒的同类电极提高5-10倍。

在实际样本检测中，该电极对药品片剂的回收率为100.60%，废水样本检测结果与UPLC-MS/MS标准方法高度吻合(回收率100.77%)。干扰实验表明，即使存在10倍浓度的葡萄糖、多巴胺等干扰物，信号变化仍<5%。电极在室温储存5周后响应仅下降5%，展现出良好的稳定性。

这项发表于《Microchemical Journal》的研究首次将fMWCNTs与4HIS蛋白协同应用于电化学传感，通过fMWCNTs的高导电性扩大活性表面积，4HIS蛋白的纳米管结构增强分子识别能力，实现了对环境痕量DS的高选择性检测。该工作为开发低成本、便携式环境监测设备提供了新思路，对实现欧盟水框架指令要求的污染物实时监控具有重要意义。